51单片机实现的超声波测距系统设计

"基于51单片机的超声波测距器的制作" 这篇文档是关于使用51单片机构建超声波测距器的课程设计报告，旨在通过实践学习超声波测距技术及其应用。报告由燎江同学在2011年完成，指导教师为朱水金，属于《电子系统设计》课程的一部分。 1. **超声波测距原理**： 超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度（大约340m/s）和超声波发射到接收之间的时间差来计算距离。发射电路发出超声波脉冲，当超声波遇到障碍物反射回来，接收电路检测到回波并产生负跳变，这个时间差即为超声波往返的时间，从而计算出距离。 2. **系统硬件设计**： - **发射电路**：用于产生超声波脉冲，通常由超声波传感器和驱动电路组成。 - **接收电路**：用于检测返回的超声波，并转换为电信号。 - **显示模块**：通常采用数码管或液晶屏显示测量的距离。 - **单片机最小系统**：包括51单片机，用于控制整个系统，处理数据和产生超声波脉冲。 - **电源部分**：为系统提供稳定的工作电压。 - **报警电路**：当测量的距离超过设定范围时，提醒用户。 - **记忆功能电路**：可能包含EEPROM等存储器，用于保存历史测量数据。 - **系统总原理图**和**系统装配图**：展示了各个组件如何连接和组装。 3. **软件设计**： 单片机通过编程产生超声波脉冲，同时启动定时器计时。当接收到回波后，外部中断服务子程序被触发，停止计时，计算时间差并转化为距离，最后通过软件译码将结果显示在显示器上。 4. **方案比较**： 报告比较了两种常见的超声波测距方案：基于单片机和基于CPLD（复杂可编程逻辑器件）。两者各有优缺点，单片机方案灵活且成本较低，而CPLD方案可能提供更高的性能和可靠性。 5. **超声波传感器**： - **原理**：超声波传感器通过压电效应转换电能和声能。 - **特性**：包括灵敏度、频率响应、指向性、工作温度范围等。 - **系统构成**：一般由传感器元件、放大电路、滤波电路等部分组成。 6. **电路调试与分析**： 报告中涵盖了硬件和软件调试过程，包括电路功能验证、故障排查和性能优化。 通过这样的设计，学生不仅可以掌握超声波测距的基本原理，还能深入了解51单片机的使用、硬件电路设计、软件编程以及系统集成等多方面技能，为将来在相关领域的工作奠定基础。