單片機超聲波測距#(優(yōu)選.)

1、成績課程設(shè)計報告題目基于單片機的超聲波測距課 程名稱 單片機系統(tǒng)軟件設(shè)計與開發(fā)院部名 稱 機電工程學院專業(yè)電氣工程及其自動化班級13電氣工程及其自動化（單）學生姓名楊秋平學號 1304201016課程設(shè)計地點工科樓C304課程設(shè)計學時20指導教師李國利金陵科技學院教務(wù)處制摘要超聲波具有傳播距離遠、 能量耗散少、指向性強等特點，在實際應(yīng)用中常利 用這些特點進行距離測量。超聲波測距具有非接觸式、測量快速、計算簡單、應(yīng) 用性強的特點，在汽車倒車雷達系統(tǒng)、液位測量等方面應(yīng)用廣泛。本次課設(shè)利用 超聲波傳播中距離與時間的關(guān)系為基本原理，以 80C51單片機為核心進行控制及 數(shù)據(jù)處理，通過外圍電源、顯示、鍵

2、盤、聲光報警等電路實現(xiàn)系統(tǒng)供電、測距顯 示、報警值設(shè)置及報警提示的功能。 軟件部分采用了模塊化的設(shè)計， 由系統(tǒng)主程 序及各功能部分的子程序組成。 超聲波回波信號輸入單片機， 經(jīng)單片機綜合分析 處理后實現(xiàn)其預定功能。關(guān)鍵詞：80C51單片機；超聲波測距目錄一、概述 3二、總體設(shè)計方案及說明 6三、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 7(1) 時鐘模塊 7(2) 超聲波測距模塊 7(3) 警報電路模塊 8(4) 距離顯示模塊 8(5) 清零模塊 9(6) 電路總體設(shè)計圖 9四、系統(tǒng)軟件部分設(shè)計 10系統(tǒng)源程序 10五、系統(tǒng)仿真過程與結(jié)果 14六、系統(tǒng)實物制作與功能實現(xiàn) 15六、總結(jié) 19七、參考文獻 20一、概述1

3、.1 單片機簡介單片機是單片微型計算機的簡稱，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），常用英文字母的縮寫 MC表示單片機，它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。單片機由芯片內(nèi)僅有 CPU勺專用處理器發(fā)展而來。最早的設(shè) 計理念是通過將大量外圍設(shè)備和 CPU!成在一個芯片中，使計算機系統(tǒng)更小，更 容易集成進復雜的而對體積要求嚴格的控制設(shè)備當中。單片機是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU®機存儲器RAM只讀存儲器ROM多種I/O 口和中斷系 統(tǒng)、定時器 / 計時器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多 路轉(zhuǎn)換器

4、、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的計算機 系統(tǒng)。1.2 超聲波測距原理 常用的超聲測距的方法是回聲探測法，超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲 波，在發(fā)射時刻的同時計數(shù)器開始計時， 超聲波在空氣中傳播， 途中碰到障礙物 面阻擋就立即反射回來， 超聲波接收器收到反射回的超聲波就立即停止計時。 設(shè) 超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s （不計介質(zhì)溫度變化對速度的影響），根據(jù) 計時器記錄的時間t，就可以計算出發(fā)射點距障礙物面的距離s，即： s=340t/2 。如圖2-1所示：超聲波發(fā)射趙聲波接收Udt圖Z-1揺聲液的瀬I距康理H = Scos &(2-1>g =恥理

5、(? )H(2-2式中：L兩探頭中心之間距離的一半；又知道超聲波傳播的距離為：2S=iT(2-3)式中：V 超聲波在介質(zhì)中的傳播速度；t超聲波從發(fā)射到接收所需要的時間；將式2-1、2-2、2-3聯(lián)立 得:h一12H(2-4)其中,超聲波的傳播速度v在一定的溫度下是一個常數(shù)(例如在溫度T=30度 時,V=349m/s);當需要測量的距離H遠遠大于L時，上式變?yōu)椋篐 = vt2所以,只要需要測量出超聲波傳播的時間(2-5)t,就可以得出測量的距離H.、總體設(shè)計方案與說明2.1:設(shè)計要求1、以51系列單片機為核心，控制超聲波測距系統(tǒng)；2、測量范圍為：2cm4m,測量精度：1cm；3、通過鍵盤電路設(shè)置

6、報警距離，測出的距離通過顯示電路顯示出來；4、當所測距離小于報警距離時，聲光報警裝置報警加以提示；5、設(shè)計出相應(yīng)的電子電路和控制軟件流程及源代碼，并制作實物。2.2系統(tǒng)總體方案設(shè)計本超聲波測距系統(tǒng)由系統(tǒng)硬件電路及軟件程序?qū)崿F(xiàn)兩部分構(gòu)成。其中由以超聲波測距模塊、警報電路模塊、距離顯示模塊、時鐘模塊、 清零模塊構(gòu)成硬件系統(tǒng)。以 STC89C52單片機為核心，通過按鈕trig 控制超聲波測距模塊發(fā)射超聲波并接收回波，測算出前方障礙的距 離，輸入單片機進行運算，與預設(shè)報警距離比較后判斷是否啟動光報 警裝置。所示:根據(jù)系統(tǒng)功能要求及模塊劃分可繪制出系統(tǒng)硬件框圖，如圖2-2ZLM016L顯示模塊時鐘模塊警

7、報電路模塊k超聲波測距模塊清零模塊J三、系統(tǒng)硬件部分設(shè)計(1) 時鐘模塊XTrPFD. cn-33-TCJ.SXI 'CRYSTAL-<TEXT >UcnFI.I-PIB(2) 超聲波測距模塊trig O O »" - -"! ! a 4以一個按鈕代替按下trig超聲波開始測距，按的時間越短則距離越短，按的時間越長則距離越長 最長不可超過400cm，否則顯示為000,且警報燈亮。(3) 警報電路模塊vcc1 Ok <TEXT>ioku 丁FD1LED-盡EDQ12N3O53在測距超過400cm時，D1亮，表示超出有效測量范圍。(4)

8、 距離顯示模塊-LCD1'LM016L ' 'r <TEXT>' rIrn Q LLJA7) Q LU CO S-0 l z e 區(qū) g g rAAA trotlb QQQQDQQQ2一寸LO-Czoc6oCd二r- -Ol Sr<屮0(f)-r-. ICO1.0O1Io1_1-1BUS25：.27 1 BUSP.71kVCC'顯示超聲波測距的距離。(5) 清零模塊總體電路設(shè)計圖l IBil la Ul !J3-： ： ：T0EL：ms u haj!=l4-呂uz-iizatj=ir 2t-£sI31E-O-perm =

9、71; m 氏1茁.gRkJI.L ygEmPZY陽 桂3un陲gw rs±r*!3 啦閔* lP71»ie2 口罰 叮f PFimin rajiITTTF3<TBH±h* l M7JT 巧irr四、系統(tǒng)軟件部分設(shè)計#include<reg51.h>#include<intrins.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit rs=P2A7;/LCD數(shù)據(jù)命令選擇端sbit Icden=P2A5;/LCD 使能端 sbit wr=P2A6;/LCD 讀寫端 sbi

10、t trig=P3A7; /觸發(fā)控制信號輸入 sbit echo=P3A6; /回響信號輸出 sbit out=P2A1;/距離超出報警uchar code table="dista nee:"/數(shù)組定義void deIay(uint z) /1ms 延時uint x,y;for(x=z;x>0;x-) for(y=110;y>0;y-);void write_com(uchar com)/LCD 寫命令子程序rs=0; wr=0;P0=com;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;void write_date(uchar dat

11、e)/LCD 寫數(shù)據(jù)子程序rs=1;wr=0;P0=date;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;void main()uchar k,m;long temp; /距離TMOD=0x01; / 設(shè)置定時器 0 為模式 1TH0=0x00; /定時器清零TLO=OxOO;定時器清零ET0=1; /開定時器 0 中斷 2EA=1; /開總中斷wr=O;lcden=O;out=O; /關(guān)閉報警write_com(Ox38);write_com(OxOc);write_com(OxO6);write_com(OxO1);write_com(Ox8O);for(k=O;k

12、<13;k+)write_date(tablek);delay(5);write_com(Ox8O+Ox4O+9);/LCD 位置定位write_date('m');write_date('m');距離單位 mm while(1)TH0=0x00;TL0=0x00;trig=1; /觸發(fā)控制信號寫入 1for(m=0;m<20;m+) 延時等待 20us_nop_();trig=0;觸發(fā)控制信號寫入0while(!echo);回響信號輸出為0TR0=1;/開啟定時器 0while(echo);/等待回響信號TR0=0;/關(guān)閉定時器temp=TH0*2

13、56+TL0;讀出定時器0的時間mmtemp*=170;/距離 = 速度 * 時間 將 temp 轉(zhuǎn)換成距離單位為temp/=1000;if(temp<=400) /距離小于 40cm 時 顯示當前距離out=0;write_com(0x80+0x40+5);write_date(0x30+temp%1000/100); write_date(0x30+temp%100/10);write_date(0x30+temp%10);delay(1000);else /當距離大于 40cm 時顯示 000 并且開啟報警out=1; write_com(0x80+0x40+5);write_da

14、te(0x30+0);write_date(0x30+0);write_date(0x30+0); delay(1000);void time() interrupt 1TH0=0xfc;TL0=0x18;temp1+;系統(tǒng)仿真過程與結(jié)果仿真圖正常測距（距離小于400cm）* LCM， yjuisi *TETT:tistancei席Fir! Ilu:TntW >r1!1flfl1NfiJ=nttfanH,a3 =>口1 1 ' p J ' -? P I f I I 刖冃啣小 I I P !八F q ! I " I I 工Hill! !rHltv¥

15、EJCU 4.1gmU SiEB JE15 石口EXa7« Will S>ajEii i.KTAUKTAIZFOMI：Ffl.伽F13HI：pasiE陶ramwPIMF：JW F2ZkEFZ1AEFZSHFZ7MEF1Un.rP33fCT rain?!puFijin:pi jpaainFl J町外F1J5PUSITHFl.T電上電肢IHM丟曹 t Uil口鼻事 EU5Z % t回ElIBOKr潭 Elffi0 口呻& Jri tu=i三u 1兀7 R 15 32 E 哼BJST&i 2(I5飛ir= rIiiLu?-1jg1UST-Iih=u：-r3IIL- ”

16、MT'LCL11燈訊予tiiilahcei391的超出距離（距離大于400cm）JH'L'(JisUnw：000 nnBBiraff5：Zn irsfn?HD5IIla 1fa*i3TF :szI >R*t 1 ri?ii 4WU G ns'g g riFi»c ?；HTJtJLTHl HMDFIQIMI L7FDSlAK*DAAK*2.l*efzacTTETPZ3LFJI1ALEpiMtraFZfljPUP»M4啓I* E>Fi«raamcFIJIEa.irr-®F1JFjjrnroF1Jpzmg他winF1

17、SP3J5«T1FUrg,T<rTt -r-刖03立-X IU1iwyrnil? Hd&r B 1S2 * Ii> irntj電 ViTKJf<l5 BUlT3J=4 t14 Ilrx 1T9E iq BUS日審護l HZ H 曲3JB1 Sfl191D?W :JW :仇飢:2iHO實物圖:實驗過程：(1)距離小于400mm寸，顯示當前距離且蜂鳴器不發(fā)出聲音(2)當距離大于400mm寸顯示000并且開啟報警3、當測試距離為0時：顯示000,并且報警（不在測量范圍內(nèi)）六、總結(jié)結(jié)論：本次超聲波測距的有效測量范圍為 400cm以內(nèi)，顯示器顯示測量距離； 當測量距離

18、超出400cm時，顯示為“ 000”，并且警報燈亮。心得與體會：做了幾個星期的基于單片機超聲波測距儀的實訓項目終于完成 了！雖然不是很順利，很辛苦，但是看到我們自己做出的實驗課題，自己就覺得 值！都說付出就會有收獲， 經(jīng)過幾個星期的努力， 我和我的小組成員帶著好奇和 興奮順利的做完了所有的步驟與程序。說真的，這幾個星期我學到了好多好多， 同時眼界也寬了好多好多的。本次實驗最大的難點就在于對程序的調(diào)試， 雖然學過單片機的編程， 不過還 是出現(xiàn)了許多的錯誤， 經(jīng)過查找書籍和詢問同學最終完成了程序的編寫。 然后帶 入仿真圖進行調(diào)試，完善程序上的一些不足。這次的實物依舊是用開發(fā)板制作的， 所以在實物方面還是比較熟練的， 畢竟 對于開發(fā)板還是比較熟悉的。這次課程設(shè)計， 能加強我們對于單片機一些軟件的應(yīng)用， 以及對我們編寫程 序也有許多的好處， 不至于以后