超聲波測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)答辯

1、超聲波液位檢測(cè)儀超聲波液位檢測(cè)儀答辯人：張東起班級(jí)：電氣07405班導(dǎo)師：曹福成答答 辯辯 提提 綱綱 概術(shù)課題總體設(shè)計(jì)思想超聲波測(cè)距系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)超聲波測(cè)距系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)總結(jié)二、概述二、概述本設(shè)計(jì)以單片機(jī)at89s52為最小核心，利用超聲波作為控制信號(hào)對(duì)距離進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)和數(shù)據(jù)處理為了減少測(cè)量過(guò)程中的人工干預(yù)，提供了一個(gè)帶有顯示、鍵盤(pán)的人機(jī)對(duì)話(huà)截面單片機(jī)通過(guò)與機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊等方式打印、保存有關(guān)數(shù)據(jù)，更好的對(duì)檢測(cè)的存儲(chǔ)情況進(jìn)行管理二、課題總體設(shè)計(jì)思想二、課題總體設(shè)計(jì)思想課題設(shè)計(jì)包括硬件和軟件兩部分。硬件包括at89s52單片機(jī)最小系統(tǒng)，超聲波發(fā)射電路與接收電路、溫度檢測(cè)電路、 zlg7290鍵盤(pán)

2、顯示電路、串行通信的接口電路等部分；軟件部分包括系統(tǒng)初始化模塊、超聲波驅(qū)動(dòng)及信號(hào)處理模塊、鍵盤(pán)及顯示模塊、打印和通信模塊等，軟件采用模塊化設(shè)計(jì)思想總體工作過(guò)程總體工作過(guò)程在超聲波測(cè)距系統(tǒng)開(kāi)始測(cè)距前通過(guò)鍵盤(pán)輸入一些相關(guān)參數(shù)。啟動(dòng)超聲波測(cè)距系統(tǒng)時(shí).首先由單片機(jī)發(fā)出4okhz的脈沖串，每20個(gè)脈沖為一串，脈沖串通過(guò)超聲波發(fā)射電路驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)射換能器發(fā)出超聲波。單片機(jī)在發(fā)送脈沖的同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)：超聲波遇到障礙物后的回波被超聲波接收換能器接收，其輸出的正弦波經(jīng)過(guò)兩級(jí)放大，再經(jīng)過(guò)電壓比較器和d觸發(fā)器產(chǎn)生中斷信號(hào)中斷單片機(jī)的計(jì)時(shí)，得到超聲波的傳輸時(shí)間，然后在中斷服務(wù)程序中根據(jù)測(cè)出的時(shí)間計(jì)算出距離，中斷返回后再

3、發(fā)送下一串脈沖。重復(fù)測(cè)量5次，去除最大值和最小值得平均值顯示并存儲(chǔ)。測(cè)量后，通過(guò)接口和上位機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，將數(shù)據(jù)交由上位機(jī)做進(jìn)一步的處理，如:統(tǒng)計(jì)、打印或保存等。三、超聲波液位檢測(cè)儀的硬件設(shè)計(jì)三、超聲波液位檢測(cè)儀的硬件設(shè)計(jì)at89s52單片機(jī)的最小系統(tǒng)復(fù)位電路：at89s52的看門(mén)狗定時(shí)器驅(qū)動(dòng)達(dá)到門(mén)限電壓過(guò)一定時(shí)間后啟動(dòng)。at89s52單片機(jī)的x1 和x2之間加晶振，并通過(guò)電容接地提供工作時(shí)鐘。超聲波發(fā)射電路超聲波發(fā)射電路超聲波發(fā)射電路由555定時(shí)器、r28、rp2、c12c17和超聲波發(fā)射頭ucm40t組成：?jiǎn)纹瑱C(jī)pd5管腳輸出的40khz脈沖信號(hào)幅度放大20v左右以驅(qū)動(dòng)超聲波傳感器發(fā)射器。

4、超聲波接收電路超聲波接收電路接收部分電路上要由兩個(gè)放大電路、一個(gè)電壓比較器和一個(gè)d觸發(fā)器構(gòu)成：雙向開(kāi)關(guān)4066控制端接pc4管腳，當(dāng)pd5管腳發(fā)脈沖，將pc4管腳置成低電平，脈沖發(fā)送后為高電平?；夭ㄐ盘?hào)經(jīng)兩極放大后轉(zhuǎn)換成方波d觸發(fā)器的d端接單片機(jī)的pc2管腳。發(fā)送驅(qū)動(dòng)脈沖串后，將pc2置成低電平;接收到回波信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換成 d觸發(fā)的時(shí)鐘信號(hào)，d管腳的低電平將通過(guò)d觸發(fā)器的q端送出，作為at89s52的外部中斷0(pd2)的中斷信號(hào)。溫度檢測(cè)電路溫度檢測(cè)電路超聲波是一種聲波，其聲速與溫度有關(guān)，使用時(shí)根據(jù)環(huán)境溫度的變化，要進(jìn)行溫度補(bǔ)償，否則將會(huì)有比較大的誤差。ds1722是美國(guó)maxim公司的一款

5、spi/三線(xiàn)串口的數(shù)字溫度傳感器，溫度直接以數(shù)字形式輸出。鍵盤(pán)和顯示接口電路鍵盤(pán)和顯示接口電路本設(shè)計(jì)采用lcd1602液晶作為顯示器件。和單片機(jī)pa口以及pb0、pb1連接。pa口作為地址/數(shù)據(jù)口，pb0、pb1作為控制端口。顯示直觀(guān)，操作簡(jiǎn)單方便。按鍵部分采用5個(gè)獨(dú)立按鍵接4.7k上拉電阻連接單片機(jī)pc0、pc1、pc5、pc6、pc7口。蜂鳴報(bào)警電路蜂鳴報(bào)警電路本設(shè)計(jì)采用電磁式蜂鳴器作為出錯(cuò)報(bào)警提示。單片機(jī)at89s52的pb2口通過(guò)npn型三極管驅(qū)動(dòng)蜂鳴器。當(dāng)pb2輸出高電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲。串行通信接口電路串行通信接口電路單片機(jī)執(zhí)行信息檢測(cè)任務(wù)后把檢測(cè)結(jié)果傳送到計(jì)算機(jī)中

6、去，要在單片機(jī)和計(jì)算機(jī)之間建立一種通信結(jié)構(gòu)。rs-232是目前常用的串行接口標(biāo)準(zhǔn)度不高于20kbps的場(chǎng)合。要進(jìn)行通常的串行通信，只需其中的2、3、5三根線(xiàn)，分別是數(shù)據(jù)輸入，數(shù)據(jù)輸出，地線(xiàn)。要實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與計(jì)算機(jī)的通信，必須對(duì)它們的電平進(jìn)行轉(zhuǎn)換，可用max232芯片將計(jì)算機(jī)提供的rs232電平轉(zhuǎn)換成單片機(jī)提供的ttl電平。四、超聲波測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)四、超聲波測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)運(yùn)用模塊化程序設(shè)計(jì)思想，對(duì)不同功能的程序進(jìn)行分別編程。軟件設(shè)計(jì)的思路是：首先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，然后輸入有關(guān)參數(shù)，接著發(fā)射脈沖串，計(jì)時(shí)以及計(jì)算油的深度、體積等數(shù)據(jù)，最后判斷是否有鍵按下，根據(jù)所按下的鍵，單片機(jī)將調(diào)用不同的功能模塊完成不同功能，比如：打印、通訊等。五、結(jié)論五、結(jié)論在熟悉了超聲波的傳播特性及超聲波傳感器的結(jié)構(gòu)、工作方式等問(wèn)題后，選用了t/r40-6型超聲波傳感器，設(shè)計(jì)并制作完成了超聲波測(cè)距系統(tǒng)的硬件部分，編制了相應(yīng)的運(yùn)行軟件，進(jìn)行了調(diào)試和試運(yùn)行，結(jié)果還是令人滿(mǎn)