單片機(jī)課程實(shí)訓(xùn)報(bào)告模板

-.z山東工商學(xué)院SHANDONGINSTITUTEOFBUSINESSANDTECHNOLOGY單片機(jī)課程實(shí)訓(xùn)SCMPRACTICALTRAINING實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)題目TitleOfTraining二維定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)分院〔系別〕Department信息與電子工程學(xué)院專業(yè)Speciality電科班級(jí)Class2013級(jí)2班設(shè)計(jì)作者Author*琪苑根基肖明亮完成日期Date2015年6月25日組別Team7指導(dǎo)教師Advisor*巖-.z超聲波定位系統(tǒng)摘要我們根據(jù)超聲波的特性來(lái)研發(fā)制成超聲波傳感器，機(jī)械振動(dòng)頻率比聲波高波，我們稱之為超聲波。超聲波的頻率比擬高，其次波長(zhǎng)短和繞射現(xiàn)象不明顯，而且具有方向性好，能量消耗緩慢，能長(zhǎng)距離傳播等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)今社會(huì)，在傳感器以及自動(dòng)控制測(cè)距離的方案中，超聲波測(cè)距是被最廣泛應(yīng)用的一個(gè)方案，它被使用于以下的實(shí)際操作中，例如，水位的測(cè)量，建筑工地測(cè)距這些場(chǎng)合。本論文討論了超聲波的定位系統(tǒng)以及相應(yīng)的算法，還比擬全面地描述了超聲波傳感器的原理以及特性?；诔暡y(cè)距原理的分析，提出了超聲波測(cè)距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程和需要問(wèn)題。以MC9S12*S128單片機(jī)為核心，我們?cè)O(shè)計(jì)好的超聲波測(cè)距儀以及硬件電路有很多優(yōu)勢(shì)，它的精度高、低本錢以及數(shù)字顯示的使用微型。這個(gè)系統(tǒng)的電路的設(shè)置和布局較合理，工作性能和穩(wěn)定性好，計(jì)算簡(jiǎn)單，實(shí)時(shí)控制是比擬容易做到的，更重要的是，測(cè)量精度滿足了工業(yè)實(shí)際的要求。關(guān)鍵詞：超聲波定位算法；超聲波傳感器；超聲波測(cè)距；誤差分析。目錄TOC\h\z\t"標(biāo)題3,1,樣式1,2"第一局部課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1一、課程設(shè)計(jì)題目1二、課程設(shè)計(jì)時(shí)間1三、課程設(shè)計(jì)提交方式1四、設(shè)計(jì)要求1第二局部課程設(shè)計(jì)報(bào)告2一、單片機(jī)開展簡(jiǎn)史2二、MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)介3三、設(shè)計(jì)思路4四、硬件設(shè)計(jì)電路5五、軟件設(shè)計(jì)流程8六、程序源代碼9七、完畢語(yǔ)14八、參考文獻(xiàn)15-.z第一局部課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、課程設(shè)計(jì)題目二維定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)二、課程設(shè)計(jì)時(shí)間一周三、實(shí)訓(xùn)提交方式提交實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)報(bào)告四、設(shè)計(jì)要求1.根本要求1.對(duì)矩形平面內(nèi)的物體進(jìn)展距離測(cè)量，給出其距離矩形四個(gè)頂點(diǎn)中任意兩個(gè)頂點(diǎn)間的距離，并顯示，誤差5cm。2.當(dāng)平面內(nèi)沒(méi)有被測(cè)物體時(shí)，給出相應(yīng)的聲光報(bào)警信息。3.給出物體相對(duì)于其中一條邊的方位角度，誤差。2.發(fā)揮局部1.移動(dòng)被測(cè)物體，傳感器可以捕獲到物體的移動(dòng)，并重新給出距離和方位角度。注：物體的移動(dòng)可以人為手動(dòng)移動(dòng)，但傳感器不能手動(dòng)對(duì)準(zhǔn)物體，捕獲時(shí)間小于2分鐘。2.物體連續(xù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以記錄物體移動(dòng)的軌跡，并繪圖顯示。3.進(jìn)一步提高測(cè)量精度。-.z第二局部課程設(shè)計(jì)報(bào)告單片機(jī)開展概況1.1什么是單片機(jī)單片機(jī)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、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能〔可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路〕集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。以8位單片機(jī)的推出作為起點(diǎn)，單片機(jī)的開展歷史大致可分為以下幾個(gè)階段：第一階段〔1976-1978〕：?jiǎn)纹瑱C(jī)的控索階段。以Intel公司的MCS-48為代表。MCS-48的推出是在工控領(lǐng)域的控索，參與這一控索的公司還有Motorola、Zilog等，都取得了滿意的效果。這就是SCM的誕生年代，“單機(jī)片〞一詞即由此而來(lái)。第二階段〔1978-1982〕單片機(jī)的完善階段。Intel公司在MCS-48根底上推出了完善的、典型的單片機(jī)系列MCS-51。它在以下幾個(gè)方面奠定了典型的通用總線型單片機(jī)體系構(gòu)造。

完善的外部總線。MCS-51設(shè)置了經(jīng)典的8位單片機(jī)的總線構(gòu)造，包括8位數(shù)據(jù)總線、16位地址總線、控制總線及具有很多機(jī)通信功能的串行通信接口。第三階段〔1982-1990〕：8位單片機(jī)的穩(wěn)固開展及16位單片機(jī)的推出階段，也是單片機(jī)向微控制器開展的階段。Intel公司推出的MCS-96系列單片機(jī)，將一些用于測(cè)控系統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、程序運(yùn)行監(jiān)視器、脈寬調(diào)制器等納入片中，表達(dá)了單片機(jī)的微控制器特征。隨著MCS-51系列的廣應(yīng)用，許多電氣廠商競(jìng)相使用80C51為內(nèi)核，將許多測(cè)控系統(tǒng)中使用的電路技術(shù)、接口技術(shù)、多通道A/D轉(zhuǎn)換部件、可靠性技術(shù)等應(yīng)用到單片機(jī)中，增強(qiáng)了外圍電路路功能，強(qiáng)化了智能控制的特征。第四階段〔1990—現(xiàn)在〕：微控制器的全面開展階段。隨著單片機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域全面深入地開展和應(yīng)用，出現(xiàn)了高速、大尋址*圍、強(qiáng)運(yùn)算能力的8位/16位/32位通用型單片機(jī)，以及小型廉價(jià)的專用型單片機(jī)。MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)介單片機(jī)：硬件簡(jiǎn)單，字長(zhǎng)一般為8位，也有16位的，存儲(chǔ)空間最小。集成的片內(nèi)外設(shè)比擬豐富。由于硬件的局限性，導(dǎo)致軟件上就不能太大，采集速度低。難以完成復(fù)雜的實(shí)時(shí)運(yùn)算。單循環(huán)式，一般沒(méi)有操作系統(tǒng)。ARM系列：也叫高端單片機(jī)，硬件集成度高，集成的片內(nèi)外設(shè)很多，通常集成串口，USB，CAN等各種控制器，通訊方便。字長(zhǎng)一般32位。性能高，速度快，主頻一般100M左右，ARM9可達(dá)600M可以同時(shí)進(jìn)展復(fù)雜的實(shí)時(shí)運(yùn)算。*些DSP的運(yùn)算能力超過(guò)奔騰計(jì)算機(jī)。存儲(chǔ)空間大，可以支持操作系統(tǒng)，帶操作系統(tǒng)，多任務(wù)并發(fā)處理能力強(qiáng)，實(shí)時(shí)性高。設(shè)計(jì)思想當(dāng)前超聲波測(cè)距技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)比擬成熟，但是對(duì)超聲波定位系統(tǒng)的研究探討才在剛起步的階段。超聲波定位的原理和無(wú)線電定位原理有比擬相似，區(qū)別是超聲波其在空氣傳播過(guò)程中的衰減很大，其僅能在較小的空間*圍適用。在實(shí)際中，超聲波測(cè)距系統(tǒng)在短距離測(cè)量中得到了應(yīng)用，其精度在厘米級(jí)，如在沒(méi)有人的車間的場(chǎng)所運(yùn)動(dòng)物體定位的選擇等使用超聲波定位系統(tǒng)比擬好。為了研究超聲波定位系統(tǒng)，我們要從研究超聲波的測(cè)距方法開場(chǎng)，之后由距離和提供的計(jì)算方法來(lái)求出待被定位的物體的位置坐標(biāo)，我們采用的是反射式測(cè)距法：這種測(cè)距法就是超聲波發(fā)射器發(fā)射超聲波，然后發(fā)射的超聲波被待測(cè)物反射從而產(chǎn)生回波被接收探頭接收,我們依據(jù)回波和發(fā)射波之間的時(shí)間隔則就可以求出待測(cè)物與發(fā)射器之間的長(zhǎng)度距離。其原理圖如圖1-1所示圖1-1采用回波測(cè)距法的原理圖超聲波發(fā)射器在空氣中向任一目標(biāo)位置發(fā)射超聲波，發(fā)射超聲波的同一時(shí)刻馬上進(jìn)展計(jì)時(shí)，超聲波在空氣傳遞過(guò)程當(dāng)中如果遇到障礙物就會(huì)即刻返回，一旦超聲波接收器獲取到反射信號(hào)則就會(huì)馬上中止計(jì)時(shí)。超聲波處于空氣中傳播的速率約為340米每秒，并讀出計(jì)時(shí)器所獲得的時(shí)間t，基于計(jì)算公式就能夠求出發(fā)射點(diǎn)與障礙物之間的長(zhǎng)度距離s，也就是：s=340t/2。這就是所被人們稱為時(shí)間差測(cè)距法。硬件電路設(shè)計(jì)對(duì)于超聲波發(fā)射和承受局部要考慮其構(gòu)造復(fù)雜，所以在設(shè)計(jì)時(shí)考慮設(shè)計(jì)的難易程度和在涉及做成實(shí)物時(shí)讓其簡(jiǎn)化，所以在設(shè)計(jì)時(shí)我選擇用US-100超聲波收發(fā)模塊。以下是對(duì)超聲波模塊作出說(shuō)明；該超聲波收發(fā)模塊可自己產(chǎn)生40kHz的方波，并經(jīng)放大電路驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)射探頭發(fā)射超聲波，發(fā)射出去的超聲波經(jīng)障礙物反射后由超聲波接收探頭接收。經(jīng)接收電路的檢波放大，積分整形，在ECHO引腳上產(chǎn)生方波脈沖，該脈沖寬度與被測(cè)距離成線性關(guān)系。具體過(guò)程如圖3-2所示。圖3-2US-100超聲波收發(fā)模塊工作時(shí)序圖圖3-2說(shuō)明：只需要在Trig/T*管腳輸入一個(gè)10us以上的高電平，系統(tǒng)便可發(fā)出8個(gè)40KHZ的超聲波脈沖，然后檢測(cè)回波信號(hào)，當(dāng)檢測(cè)到回波信號(hào)后，模塊還要進(jìn)展溫度值的測(cè)量，然后根據(jù)當(dāng)前溫度對(duì)測(cè)距結(jié)果進(jìn)展校正，將校正后的結(jié)果通過(guò)ECHO/R*管腳輸出。在此模式下，模塊將距離值轉(zhuǎn)化為340m/s時(shí)的時(shí)間值的2倍，通過(guò)Echo端輸出一個(gè)高電平，可根據(jù)此高電平的持續(xù)時(shí)間來(lái)計(jì)算距離值。即距離值為：〔高電平時(shí)間*340m/s〕/2注：因?yàn)榫嚯x值已經(jīng)經(jīng)過(guò)溫度校正，此時(shí)無(wú)需再根據(jù)環(huán)境溫度對(duì)超聲波聲速進(jìn)展校正，也就是不管溫度多少，聲速選擇340m/s即可。使用US-100超聲波收發(fā)模塊進(jìn)展距離測(cè)量測(cè)量時(shí)，單片機(jī)只需要輸出觸發(fā)信號(hào)，并監(jiān)視回響引腳，通過(guò)定時(shí)器計(jì)算回響信號(hào)寬度，并換算成距離即可。該模塊簡(jiǎn)化了發(fā)送和接收的模擬電路，工作穩(wěn)定可靠，其參數(shù)指標(biāo)如表3-3所示。圖3-3超聲波收發(fā)模塊應(yīng)注意測(cè)量周期必須在60毫秒以上，防止發(fā)射信號(hào)對(duì)回響信號(hào)的影響。模塊共有兩個(gè)接口，即模式選擇跳線和5pin接口。模式選擇跳線接口設(shè)置為當(dāng)安裝上短路帽時(shí)為UART〔串口〕模式，拔掉時(shí)為電平觸發(fā)模式。報(bào)警電路圖3-5所示為L(zhǎng)ED報(bào)警電路。電路設(shè)計(jì)為低電平輸出時(shí)LED燈亮，高電平關(guān)閉。而且接在128芯片的A2腳上，當(dāng)A2腳輸出低電平時(shí)，LED燈閃爍報(bào)警。圖3-4報(bào)警電路顯示電路圖3-512864顯示模塊1.GND電源地2.VCC電源正〔3～5.5V〕3.SCL腳，在SPI和IIC通信中為時(shí)鐘管腳4.SDA腳，在SPI和IIC通信中為數(shù)據(jù)管腳5.RESOLED的RES*腳，用來(lái)復(fù)位〔低電平復(fù)位〕6.DCOLED的D/C*E腳，數(shù)據(jù)和命令控制管腳7.CSOLED的CS*腳，也就是片選管腳元器件清單LM29401開關(guān)1128芯片1電容0.1uf2舵機(jī)2電解電容0.47uf122uf1超聲波模塊2470uf1LED燈2128641電阻5.1k11k1軟件設(shè)計(jì)框圖本設(shè)計(jì)軟件主程序流程圖如圖4-1所示，外部中斷子程序流程圖如圖4-2所示圖4-1主程序流程圖圖4-2外部中斷子程序流程圖程序源代碼//============================MAIN()===========================/*********************主函數(shù)************************************/voidmain(void){inti=0;intsucceedflag_L=0,succeedflag_R=0;doubleangle=0;bytea=0,b=0;int*,Y;doubleLF,RF;doubleL_average,R_average;doublecos,sin;SetBusCLK_16M();PitInit();PWM_Init();DDRB=0*00;DDRA=0*FF;DDRK=0*FF;LCD_Init();TrigL=0;TrigR=0;PORTA_PA2=1;EnableInterrupts;LCD_Print(64,0,"距左下角");LCD_Write_Num(64,2,dis_L,4);LCD_P6*8Str(88,2,"mm");LCD_Print(64,3,"距右下角");LCD_Write_Num(64,5,dis_R,4);LCD_P6*8Str(88,5,"mm");LCD_Print(64,6,"角度");LCD_Write_Num(104,7,angle,2);//Draw_*y(1,1);LCD_Print(4,0,"圖像顯示");LCD_Print(11,3,"有BUG!");LCD_Print(4,6,"囧囧囧囧");while(1){while(1){if(succeedflag_L==0){distance_L();LF=dis_L;if(((LF*sinnow(a))<640)&&((LF*cosnow(a))<640)){succeedflag_L=1;PWMDTY01=800;}else{a++;pwm_changeL(a);Dly_ms(400);}}if(succeedflag_R==0){distance_R();RF=dis_R;if(((RF*sinnow(b))<640)&&((RF*cosnow(b))<640)){succeedflag_R=1;PWMDTY45=400;}else{b++;pwm_changeR(b);Dly_ms(400);}}if(a==8&&b==8&&RF+LF>800){error_flag=1;}if(succeedflag_L==1&&succeedflag_R==1)break;if(a==8)break;if(b==8)break;}if(succeedflag_L==1&&succeedflag_R==1){//計(jì)算余弦值cos=cosa(LF,RF);//計(jì)算角度angle=acos(cos);//sin=sina(angle);*=(int)(LF*cos);Y=(int)(64-(RF*sin));angle=(int)((angle/3.1415926)*180);LCD_Write_Num(64,2,LF,4);//距左下角距離顯示LCD_Write_Num(64,5,RF,4);//距右下角距離顯示LCD_Write_Num(104,7,angle,2);//角度顯示//Dly_ms(100);//Draw_*y(*,Y);}if(error_flag==1){PORTA_PA2=0;LCD_P