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毕业设计（论文）

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基于单片机立定跳远红外线测距系统设计

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基于单片机立定跳远红外线测距系统设计

摘要：本文针对立定跳远运动中的距离测量问题，设计了一种基于单片机的红外线测距系统。该系统采用红外线传感器作为测量元件，通过单片机进行数据处理和显示。系统具有结构简单、成本低廉、测量精度高等特点。通过对立定跳远运动员的跳远距离进行多次测量，验证了该系统的可靠性和实用性。本文详细介绍了系统的设计原理、硬件组成、软件设计以及实验结果，为立定跳远运动训练和比赛提供了有效的测量手段。

立定跳远作为一项传统的田径运动项目，在国内外体育比赛中备受关注。跳远成绩的好坏直接关系到运动员的训练效果和比赛成绩。然而，在传统的立定跳远训练和比赛中，距离测量主要依靠人工测量，存在误差大、效率低等问题。随着电子技术的不断发展，基于单片机的红外线测距系统逐渐应用于运动训练和比赛中，为提高测量精度和效率提供了有力支持。本文针对立定跳远运动中的距离测量问题，设计了一种基于单片机的红外线测距系统，旨在为立定跳远训练和比赛提供一种高效、准确的测量手段。

一、1系统设计原理

1.1红外线测距原理

(1)红外线测距原理基于光学原理，通过发射和接收红外线来测量物体与传感器之间的距离。具体来说，红外线测距传感器会发射一定频率的红外光，当红外光遇到物体时，部分光会被反射回来。传感器接收到反射光后，通过测量发射光和反射光之间的时间差来计算距离。红外线测距技术具有非接触、测量速度快、精度高等优点，广泛应用于工业检测、安防监控、自动化控制等领域。例如，在汽车制造中，红外线测距传感器可以用于检测车身尺寸，确保生产的精确度。

(2)红外线测距传感器的工作原理可以概括为以下步骤：首先，传感器发射红外光脉冲，脉冲频率通常在38kHz左右；其次，红外光脉冲遇到物体后发生反射，传感器接收到反射光；然后，传感器内部计时器记录发射光脉冲和接收光脉冲之间的时间差；最后，根据光速和时间差计算出物体与传感器之间的距离。以常见的红外线测距传感器HC-SR04为例，其测量范围可达2-15米，测量精度可达±1.5%。在实际应用中，通过调整传感器与物体的距离，可以获得不同的测量结果。例如，在智能停车系统中，红外线测距传感器可以实时监测车辆与停车位的距离，当车辆距离停车位过近时，系统会自动发出警报，避免车辆碰撞。

(3)红外线测距原理在立定跳远运动中的应用主要体现在对运动员跳远距离的测量。在运动员起跳前，将红外线测距传感器放置在起跳线后一定距离的位置。当运动员起跳时，传感器发射的红外光脉冲被运动员的身体反射，传感器接收到反射光后计算出距离，从而得到运动员的跳远距离。通过多次测量并取平均值，可以更准确地评估运动员的跳远成绩。在实际应用中，红外线测距传感器可以与单片机连接，实现自动测量和数据处理，提高了测量的效率和准确性。例如，在田径比赛中，红外线测距系统可以实时记录运动员的跳远成绩，为比赛成绩的评判提供可靠依据。

1.2单片机选型及功能

(1)单片机作为系统的核心控制单元，其选型需要综合考虑系统的性能要求、成本预算和开发便利性等因素。在立定跳远红外线测距系统中，考虑到需要处理红外线传感器的数据、控制显示模块以及进行简单的数据处理和存储，我们选择了STC89C52作为单片机。STC89C52是一款基于8051内核的单片机，具有丰富的I/O端口、可编程的定时器/计数器和中断系统，非常适合用于这种中小型的嵌入式系统开发。

(2)STC89C52单片机具有4KB的片内程序存储器和256B的数据存储器，足以满足立定跳远测距系统的需求。其工作电压范围宽，可以在3.3V至5.5V之间工作，这对于电池供电的便携式设备来说非常有利。此外，STC89C52支持多种编程接口，包括ISP（在系统编程）和JTAG，这使得编程和调试变得非常方便。在实际应用中，通过编程可以实现以下功能：接收红外线传感器的信号，计算跳远距离，控制LCD显示模块显示距离值，以及实现系统自检和故障处理。

(3)单片机在立定跳远红外线测距系统中的具体功能包括：首先，通过编程实现红外线传感器信号的采集和处理，将接收到的脉冲信号转换为距离值；其次，利用单片机的定时器功能，精确计时并计算跳远距离；接着，通过I/O端口控制LCD显示模块，将测量结果实时显示给用户；最后，单片机还需要具备一定的自检能力，确保系统在各种工作环境下都能稳定运行。例如，在系统启动时，单片机会进行自检，检查所有硬件模块是否正常工作，如果检测到异常，系统会通过LCD显示错误信息。这样的设计保证了系统的可靠性和易用性。

1.3系统硬件设计