基于AT89S51单片机的超声波测距系统毕业论文1.doc

湄洲湾职业技术学院 AT89S51单片机超声波测距说明书 系 别： 电子工程系 年 级： 092班 专 业： 电气自动化技术 姓 名： 林茂静 学 号： 导师姓名： 职 称： 2012年06月10日 目录 1.前言 1 1.1 课题背景及研究的目的和意义 1 1.2基于单片机的超声波测距系统 1 1.3课题主要内容 1 2.系统设计技术参数要求 3 2.1系统任务要求： 3 2.2系统设计的主要技术参数： 3 3.系统设计 4 3.1系统设计总体框图 4 3.2系统模块设计 4 3.2.1 单片机系统与按键设计 5 3.2.2 超声波发射和接收电路 5 3.2.3显示电路 6 3.2.4 供电电路 7 3.2.5报警输出电路 7 4.系统软件设计 9 4.1 主程序设计 9 4.2 超声波测距子程序 9 4.3产生超声波的子程序 10 4.4 超声波测距程序流程图 12 4.5 超声波测距程子序流程图 13 5.系统操作说明 14 参考文献 15 致谢语 16 附录 17 1.前言 1.1 课题背景及研究的目的和意义 传感器技术是现代信息技术的主要内容之一。信息技术包括计算机技术、通信技术和传感器技术，计算机技术相当于人的大脑，通信相当于人的神经，而传感器就相当于人的感官。比如温度传感器、光电传感器、湿度传感器、超声波传感器、红外传感器、压力传感器等等，其中，超声波传感器在测量方面有着广泛、普遍的应用。利用单片机控制超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且测量精度较高。 超声波测距系统主要应用于汽车的倒车雷达、机器人自动避障行走、建筑施工工地以及一些工业现场例如：液位、井深、管道长度等场合。因此研究超声波测距系统的原理有着很大的现实意义。对本课题的研究与设计，还能进一步提高自己的电路设计水平，深入对单片机的理解和应用。 1.2基于单片机的超声波测距系统 基于单片机的超声波测距系统，是利用单片机编程产生频率为40kHz的方波，经过发射驱动电路放大，使超声波传感器发射端震荡，发射超声波。超声波波经反射物反射回来后，由传感器接收端接收，再经接收电路放大、整形，控制单片机中断口。其系统框图如图1-1所示。 图1-1 基于单片机的超声波测距系统框图 这种以单片机为核心的超声波测距系统通过单片机记录超声波发射的时间和收到反射波的时间。当收到超声波的反射波时，接收电路输出端产生一个负跳变，在单片机的外部中断源输入口产生一个中断请求信号，单片机响应外部中断请求，执行外部中断服务子程序，读取时间差，计算距离，结果输出给LED显示。 利用单片机准确计时，测距精度高，而且单片机控制方便，计算简单。许多超声波测距系统都采用这种设计方法。 1.3课题主要内容 通过上节介绍我们知道，以单片机为核心的超声波测距系统设计简单、方便，而且测精度能达到工业要求。本课题研究的测距系统就是用单片机控制的。 通过超声波发射器向某一方向发射超声波，单片机在发射时刻同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即反射回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为V，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离。 本系统利用单片机控制超声波的发射和对超声波自发射至接收往返时间的计时。系统定时发射超声波，在启动发射电路的同时启动单片机内部的定时器，利用定时器的计数功能记录超声波发射的时间和收到反射波的时间。当收到超声波的反射波时，接收电路输出端产生一个负跳变，单片机检测到这个负跳变信号后，停止内部计时器记时，读取时间，计算距离,测量结果输出给LED显示。 利用本测距系统测量范围应在40cm～699cm，其误差1cm。 2.系统设计技术参数要求 2.1系统任务要求： 1.开机时数码管显示---； 2.无接受信号数码管显示CCC； 3.若环境温度变化15℃，测距精度变化1%。 2.2系统设计的主要技术参数： 1.稳压直流电源4.5～5.5V，交流电源6V； 2.驱动电流:30-50mA； 3.盲区值为40厘米，最远可测699厘米。 3.系统设计 3.1系统设计总体框图 按照系统设计的功能的要求，初步确定设计系统由单片机主控模块、显示模块、超声波发射模块、接收模块共四个模块组成。 单片机主控芯片使用5