毕业设计（论文）-基于单片机的超声波测距系统论文精选.doc

课程设计报告书 课 题: 超声波测距报警系统 专 业： 班 级： 学 号： 学生姓名： 目录 摘要 1 1 绪论 2 1.1 项目研究背景及意义 2 2 总体设计方案及论证 2 2.1 总体方案设计 2 3 硬件实现及单元电路设计 3 3.1 主控制模块 3 3.2 电源设计 4 3.3 超声波测试模块 4 3.3.1 超声波的特性 5 3.3.2 超声波换能器 6 3.4 超声波传感器原理 8 3.5 测距分析 11 3.6 时钟电路的设计 13 3.7 复位电路的设计 13 3.8 声音报警电路的设计 14 4 软件设计 15 4.1 主程序工作流程图 15 5 系统调试过程 16 5.1 原理图和印制板图绘制 16 5.1.1 在DXP软件中绘制原理图 16 5.1.2 在DXP软件绘制PCB图 17 5.2 Keil程序调试 18 5.3 实物仿真调试 18 总结 20 参考文献 21 附 录一：原理图 22 附录二：实物图 23 附录三：物料清单 24 附录四：程序源代码 25 摘要 STC89C52是STC系列单片机里应用比较广泛的一款，在自动控制领域里享有很高的价值，以其易用性和多功能性受到了广大电子设计爱好者的好评。本次设计主要是利用STC89C52单片机、超声波传感器完成测距报警系统的制作，以STC89C52为主控芯片，利用超声波对距离的检测，将前方物体的距离探测出来，然后单片机处理运算，与设定的报警距离值进行比较判断，当测得距离小于设定值时，STC89C52发出指令控制蜂鸣器报警。 关键词：超声波传感器 STC89C52 1 绪论 项目研究背景及意义 由于超声测距是一种非接触检测技术，不受光线、被测对象颜色等的影响，较其它仪器更卫生，更耐潮湿、粉尘、高温、腐蚀气体等恶劣环境，具有少维护、不污染、高可靠、长寿命等特点。因此可广泛应用于纸业、矿业、电厂、化工业、水处理厂、污水处理厂、农业用水、环保检测、食品（酒业、饮料业、添加剂、食用油、奶制品）、防汛、水文、明渠、空间定位、公路限高等行业中。可在不同环境中进行距离准确度在线标定，可直接用于水、酒、糖、饮料等液位控制，可进行差值设定，直接显示各种液位罐的液位、料位高度。因此，超声在空气中测距在特殊环境下有较广泛的应用。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于实现实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的指标要求，因此为了使移动机器人能够自动躲避障碍物行走，就必须装备测距系统，以使其及时获取距障碍物的位置信息（距离和方向）。因此超声波测距在移动机器人的研究上得到了广泛的应用。同时由于超声波测距系统具有以上的这些优点，因此在汽车倒车雷达的研制方面也得到了广泛的应用。 2 总体设计方案及论证 2.1 总体方案设计 本设计包括硬件和软件设计两个部分。模块划分为数据采集、按键控制、四位数码管显示、报警等子模块。电路结构可划分为：超声波传感器、蜂鸣器、单片机控制电路。就此设计的核心模块来说，单片机就是设计的中心单元，所以此系统也是单片机应用系统的一种应用。单片机应用系统也是有硬件和软件组成。硬件包括单片机、输入/输出设备、以及外围应用电路等组成的系统，软件是各种工作程序的总称。单片机应用系统的研制过程包括总体设计、硬件设计、软件设计等几个阶段。系统采用STC89C52单片机作为核心控制单元,当测得的距离小于设定距离时，主控芯片将测得的数值与设定值进行比较处理。然后控制蜂鸣器报警。系统总体的设计方框图如图1所示。 图1 系统方框图 3硬件实现及单元电路设计 3.1 主控制模块 主控制最小系统电路如图2所示。 图2 最小系统 硬件电路设计见图，从以上的分析可知在本设计中要用到如下器件： 89C52、传感器、按键、、蜂鸣器等一些单片机外围应用电路。其中D1为电源工作指示灯电路个按键，, 一个加键，一个减键。 超声波探测模块HC-SR04的使用方法如下：IO口触发，给Trig口至少10us的高电平，启动测量；模块自动发送8个40Khz的方波，自动检测是否有信号返回；有信号返回，通过IO口Echo输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间，测试距离=（高电平时间*340）/ 2，单位为m。程序中测试功能主要由两个函数完成。 实现中采用定时器0进行定时测量，8分频，TCNTT0预设值0XCE，当timer0溢出中断发生2500次时为125ms，计算公式为（单位：ms）： T = （定时器0溢出次数 * （0XFF - 0XCE））/ 1000 其中定时器0初值计算依据分频不同而有差异。 3.3.1