"基于STC89C52单片机的超声波测距仪设计与应用研究"

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本课程设计报告书详细介绍了基于单片机的超声波测距仪的设计与实现方法。随着科学技术的快速发展,超声波在测距仪中的应用越来越广泛,但目前技术水平下的测距技术仍然有限。因此,本设计具有重要的意义。本设计采用单片机发射40kHz的方波,并利用数码管显示测距结果。硬件电路和软件设计均基于STC89C52单片机,并由主程序、预置子程序、发射子程序、接收子程序和显示子程序等模块组成。通过单片机对各探头信号进行综合分析处理,实现了超声波测距仪的各种功能。最后,通过硬件和软件的实现,验证了各个功能模块的有效性。 关键词:STC89C52、超声波、测距 在本课程设计报告书中,我们详细介绍了基于单片机的超声波测距仪的设计与实现方法。首先,我们分析了超声波测距技术的意义和应用背景,以及目前存在的技术局限性。随着科学技术的飞速发展,超声波在测距领域的应用将变得更加广泛,但目前的技术水平下,利用超声波进行测距仍然存在一定的局限性。因此,设计一款功能完善、精度高、成本低的超声波测距仪具有非常重要的意义。 本设计的关键技术指标是利用单片机发射40kHz的方波,并通过数码管显示测距结果。我们选用了STC89C52单片机作为核心,通过硬件电路和软件设计,实现了超声波测距仪的各个功能模块。硬件电路主要包括发射子系统、接收子系统和显示子系统,而软件设计则包括了主程序、预置子程序等模块。通过单片机对各探头信号进行综合分析处理,最终实现了超声波测距仪的各种功能。 在本课程设计报告书中,我们对超声波测距仪的设计思路、硬件电路和软件设计进行了详细阐述。首先,我们分析了超声波测距技术的意义和应用背景,明确了设计的重要性。随着科学技术的不断发展,超声波在测距仪中的应用将变得越来越广泛,但目前的技术水平下,利用超声波进行测距仍然存在一定的局限性。因此,设计一款功能完善、精度高、成本低的超声波测距仪对于技术的发展具有重要的推动作用。 接着,我们对本设计的关键技术指标进行了详细介绍。本设计的关键技术指标是利用单片机发射40kHz的方波,并通过数码管显示测距结果。我们选用了STC89C52单片机作为核心,通过硬件电路和软件设计,实现了超声波测距仪的各个功能模块。硬件电路主要包括发射子系统、接收子系统和显示子系统,而软件设计则包括了主程序、预置子程序等模块。通过单片机对各探头信号进行综合分析处理,最终实现了超声波测距仪的各种功能。 在整个课程设计的过程中,我们充分考虑了超声波测距仪的应用场景,设计出了一款功能完善、精度高、成本低的测距仪。通过硬件和软件的实现,验证了各个功能模块的有效性,实现了超声波测距仪的各种功能。通过本次课程设计,我们对于单片机应用在超声波测距仪中的具体设计和实现方法有了更加深入的了解,提高了我们在实际工程项目中的技术水平和综合能力。同时,我们也对超声波测距技术的未来发展有了更加清晰的认识,为我们未来的研究工作提供了重要的参考和借鉴。 综上所述,本课程设计报告书详细介绍了基于单片机的超声波测距仪的设计与实现方法。通过对超声波测距技术的意义和应用背景的分析,明确了设计的重要性。在关键技术指标的基础上,我们选用了STC89C52单片机作为核心,通过硬件电路和软件设计,实现了超声波测距仪的各个功能模块。最终通过硬件和软件的实现,验证了各个功能模块的有效性,实现了超声波测距仪的各种功能。这一设计不仅提高了我们在实际工程项目中的技术水平和综合能力,也对超声波测距技术的未来发展起到了重要的推动作用。
2023-02-27 上传
"单片机使用实习任务书 " "学生姓名 " "系部" "专业 " " " " " " "班级 " " "指导教师姓名" "职称" "是否外聘" " "题目名称 " " "设计的内容、意义及技术指标要求 " "1、设计内容及意义 " "随着科学技术的快速发展,超声波将在测距仪中的使用越来越广。但就目前技术" "水平来说,人们可以具体利用的测距技术还十分有限,因此,这是一个正在蓬勃" "发展而又有无限前景的技术及产业领域。。超声波测距就是利用其反射特性,超" "声波发生器不断地发射出40kHz超声波遇到障碍物后反射回反射波,超声波接收 " "器接收到发射波信号,并将其转换为电信号。相比于其它定位技术超声波定位技" "术成本低,制作容易,非常适合于短距离测量定位。因此,设计好的超声波测距" "仪就显得非常重要了。这就是我设计超声波测距仪的意义。 " "2、技术指标要求 " "以单片机发射40khz的方波及数码管显示距离 " "以CX20106A接收信号 " "摘 要 " "本设计采用以STC89C52单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波" "测距仪的硬件电路和软件设计方法。整个电路由主程序、预置子程序、发射子程" "序、接收子程序、显示子程序等模块组成。各探头的信号经单片机综合分析处理" ",实现超声波测距仪的各种功能。在此基础上设计了系统的总体方案,最后通过" "硬件和软件实现了各个功能模块。 " "关键词:STC89C52; 超声波;测距 " 第1章 总体设计方案 1.1 总体设计方案 方案一 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 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。 方案二 基于 CPLD 的超声波测距系统,这种测距系统采用 CPLD(Complex Programmable Logic Device) 器件,运用 VHDL(Very High Speed Integrated Circuit Hardware DescriptionLanguage) 编写程序,使用 MAX+plusII 软件进行软硬件设计的仿真和调试,最终实现测距功能。 CPLD 器件内部的宏单元是其最基本的模块,能独立地编程为 D 触发器 、 T触发器、RS 触发器或 JK 触发器工作方式或组合逻辑工作方式。它的这种特性非常适用于本系统,可将本系统所 需要的分频功能、计数功能、振荡器、七段码显示全部由 MAX 来实现,而只需在外部配上适当的超声波传感器、接收和发送电路,即可组成一个测量 精度高、性能稳定、响应速度快且具有显示功能的超声波测距仪。 本系统利用 CPLD 器件控制超声波的发射,并对超声波发射至接收的往返时间进行计数,将计算结果在 LED 上显示出来。配合使用 MAX+plusII 开发软件,可集设计输入、设计处理、设计校验和器件编程于一体,集成度高,开发周 期短 。 其系统框图如下图 所示。 图1.2 通过以上我们知道,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。本设计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。接收 电路的输出端接单片机的外部中断源输入口。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,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,结果输出给数码管显示。 1.2 软硬件功能分析 第2章 硬件电路设计 2.1 单片机最小系统电路设计 单片机最小系统是单片机能正常工作