单片机原理及应用课程设计-基于单片机的导盲仪系统设计.doc

《单片机原理及应用》项目设计报告 《单片机原理及应用》 项目设计报告 姓名： XXX 学号： XXXXXXXX 班级： 校区15电气1班 专业： 电气工程及其自动化 学院： 电气与信息工程学院 2018年5月 目录 TOC \o 1-3 \h \z \u 基于单片机的导盲仪系统 1 一、绪论 1 1、项目研究背景及意义 1 二、总体设计方案及论证 1 1、总体方案设计 1 三、硬件实现及单元电路设计 2 1、主控制模块 2 2、 电源设计 3 3、 超声波测试模块 3 4、 测距分析 4 5、 时钟电路的设计 6 6、 复位电路的设计 6 7、 声音报警电路的设计 6 8、显示模块 7 四、软件设计 8 1、主程序工作流程图 8 2、超声波探测程序流程图 10 五、总结 10 六、参考文献 11 附 录 12 附件1：原理图 12 附件2：程序 12 附件3：实物图 21 PAGE PAGE 1 基于单片机的导盲仪系统 全套图纸加扣 3346389411或3012250582 一、绪论 1、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，因此在导盲仪的研制方面也得到了广泛的应用。 二、总体设计方案及论证 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2-1所示。 电源 电源 STC89C52主控制器模块 STC89C52主控制器模块 按键控制 按键控制 超声波传感器模块 超声波传感器模块 蜂鸣器报警模块4位数码管显示模块 蜂鸣器报警模块 4位数码管显示模块 图2-1 系统方框图 三、硬件实现及单元电路设计 1、主控制模块 主控制最小系统电路如图3-1所示。 图3-1 最小系统 硬件电路总设计见图3-2，从以上的分析可知在本设计中要用到如下器件： STC89C52、超声波传感器、按键、四位数码管、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。电路中用到3个按键，一个是设定键, 一个加键，一个减键。 图3-2 总设计电路图 2、 电源设计 电源部分的设计采用3节5号干电池4.5V供电。 3、 超声波测试模块 超声波模块采用现成的ＨＣ－ＳＲ０４超声波模块，该模块可提供 2cm-500cm 的非接触式距离感测功能，测距精度可达高到 3mm。模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。基本工作原理：采用 IO 口 TRIG 触发测距，给至少 10us 的高电平信号;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