智能仪器课程设计2013.ppt

智能仪器课程设计 许京雷 岳学斌 2013.12 设计目的 通过课程设计，进一步了解和加深智能化仪器设计的一般原则；熟练掌握智能化仪器与装置的软、硬件设计方法；掌握仪器的软件调试及软硬件联合统调方法与技能。掌握仪器的接口技术和程控方法。 设计要求 1. 智能测距仪。测量范围：0.2~1.5m，精度： ，超范围时有声音报警。 2. LED点阵电子显示屏。显示内容不少于四个汉字；对显示内容（包括汉字和特殊图符）进行实时控制（诸如闪动、转动、打字等多种动态显示效果）。 进度安排 实验时间地点 2#414 上午 设计报告要求 1． 题目 2． 目录 3．设计目的和要求 4．设计内容和过程 1）硬件设计 2）软件设计 5．系统调试和数据处理 6．参考文献 7．附件（源程序清单，整个系统硬件图等） 智能测距仪 超声波测距的算法原理: 超声波在空气中传播速度为每秒钟340米（15℃时）。X2是声波返回的时刻，X1是声波发声的时刻，X2-X1得出的是一个时间差的绝对值，假定X2-X1=0.03S，则距离为340mx0.03S/2=5.1米。这就是超声波探头到反射物体之间的距离 超声波的发射： 测距系统中的超声波传感器采用压电陶瓷传感器，它的工作电压是40KHz的脉冲信号。 超声波的接收 电路采用集成电路CX20106A。这是一款红外线检波接收的专用芯片，常用于电视机红外遥控接收器。考虑到红外遥控常用的载波频率38kHz 与测距超声波频率40kHz 较为接近，可以利用它作为超声波检测电路。实验证明，其具有很高的灵敏度和 较强的抗干扰能力。适当改变C1 的大小，可改变接收电路的灵敏度和抗干扰能力,灵敏度低，抗干扰能力强。 CX20106由前置放大器、限幅放大器、带通滤波器、检波器、积分器及整形电路构成。其中的电平自动控制电路可以保证在输入弱信号时前置放大器有较高增益，在输入强信号时前置放大器不会过载，可以保证在一定遥控距离（约１０m）内工作可靠。其内部设置的滤波器中心频率f0由其５脚外接电阻调节，范围可从３０KHz－６０KHz。 ＣＸ２０１０６的工作过程大致如下：其中的前置放大器将外接接收器产生的脉冲电压进行放大。然后将信号送限幅放大器，使其变为矩形脉冲，再由滤波器进行频率选择，滤除干扰信号，由检波器滤掉载频检出指令信号，再经整形后，由７脚输出指令信号。电压增益约80dＢ。实际上，ＣＸ２０１０６的功能用一句话概括，就是当接收到与ＣＸ２０１０６滤波器中心频率相符的脉冲信号时，会在第7脚产生一个低电平下降脉冲，这个信号可以接到单片机的外部中断引脚/INT0作为中断信号输入。 1脚：超声信号输入端，该脚的输入阻抗约为40kΩ。 2脚：该脚与地之间连接RC串联网络，它们是负反馈串联网络的一个组成部分，改变它们的数值能改变前置放大器的增益和频率特性。增大电阻R1或减小C1,将使负反馈量增大，放大倍数下降，反之则放大倍数增大。但C1的改变会影响到频率特性，一般在实际使用中不必改动，推荐选用参数为R1=4.7Ω，C1=1μF。 3脚：该脚与地之间连接检波电容，电容量大为平均值检波，瞬间相应灵敏度低；若容量小，则为峰值检波，瞬间相应灵敏度高，但检波输出的脉冲宽度变动大，易造成误动作，推荐参数为3.3μF。 4脚：接地端 5脚：该脚与电源间接入一个电阻，用以设置带通滤波器的中心频率f0，阻值越大，中心频率越低。例如，取R=200kΩ时，f0≈42kHz，若取R=220kΩ，则中心频率f0≈38kHz。 6脚： 该脚与地之间接一个积分电容，标准值为330pF，如果该电容取得太大，会使探测距离变短。 7脚：遥控命令输出端，它是集电极开路输出方式，因此该引脚必须接上一个上拉电阻到电源端，推荐阻值为22kΩ，没有接受信号是该端输出为高电平，有信号时则产生下降。 8脚：电源正极，4.5～5V。 40kHz 脉冲的产生与超声波发射 这由单片机执行下面程序来产生, 由按键启动，p2.0输出40KHz方波。按晶振12MHz，机器周期1us。 mov 14h, #12h为2us；cpl p1.0为1us；nop为1us；djnz 14h，here为2us。 发射子程序： fashe： MOV TMOD, ;定时/计数器0工作于：TR0启动，定时方式，方式1（为16位） SETB EA ;开总中断允许 MOV TH0,#0h MOV TL0,#0h;1次定时最多65536us（按机器周期1us），对应最大距离0.065536/2*340=11.14112m，定时最少1us，对应最短距离0.17mm 计算超声