基于51单片机的超声波测距系统设计毕业论文

基于51单片机的超声波测距系统设计学院：专业：姓名：指导老师：信息学院测控技术与仪器学号：职称：二○一二年五月本科毕业生毕业设计诚信承诺书本人郑重承诺：本人承诺呈交的毕业设计《基于51单片机的超声波测距系统设计》是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。本人签名：日期：年月日本科毕业生毕业设计（论文）基于51单片机的超声波测距系统设计摘要本次系统的设计主要包括两部分，即硬件电路和软件程序。硬件电路主要包括单片机电路、发射电路、接收电路、显示电路和电源电路等。本次设计采用以AT89C51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。整个电路采用模块化设计，由信号发射和接收、供电、显示等模块组成。发射探头的信号经放大和检波后发射出去，单片机的计时器开始计时，超声波被发射后按原路返回,信号被接受电路接受,然后被单片机接收,计数器停止工作并得到时间。软件程序主要由主程序、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。它控制单片机进行数据发送与接收，实现数据正确显示在数码管上。另外程序控制单片机消除各探头对发射和接收超声波的影响。相关部分附有硬件电路图、程序流程图。实际的环境对超声波有很大的影响，如外部电磁干扰电源干扰信道干扰等等，空气的温度对超声波的速度影响也很大，此外供电电源也会使测量差生很大的误差。由于知识面有限，作品还有许多可以改进的地方，希望在日后的学习中能将作品完善的更好。关键词:AT89C51;超声波;测距本科毕业生毕业设计（论文）51MCU-basedUltrasonicRangingSystemDesignAbstractThesystem'sdesignincludestwoparts,namelythehardwarecircuitandsoftwareprogram.Thehardwarecircuitincludesamicrocontrollercircuit,thetransmittingcircuit,thereceivingcircuit,displaycircuitandthepowersupplycircuit.ThedesignusesAT89C51microcontrollerasthecoreoflow-cost,high-precision,miniaturizationofdigitalhardwarecircuitoftheultrasonicrangefinder.Theentirecircuitismodularindesign,bythesignaltransmitterandreceiver,powersupply,displaymodules.Transmittedprobesignalisamplifiedanddetectorwerelaunchedoutsingle-chiptimerisstarted,theultrasonicwaslaunchedaftertheoriginalwayback,asignalisacceptedbyareceivingcircuit,thenMCUreceivesthecounterstopworkingandtime.Softwareprogramfromthemainprogram,presetsubroutineemissionsubroutine,receivesubroutine,subroutinesmodules.Itmicrocontrollertosendandreceivedata,datadisplaycorrectlyinthedigitalcontrol.Inaddition,program-controlledmicrocontrollertoeliminatetheimpactoftheprobefortransmittingandreceivingultrasonicwaves.Withrelevantpartsofthehardwarecircuitdiagram,processflowchart.Actualenvironmenthasagreatinfluenceontheultrasonicwaves,suchasanexternalelectromagneticinterferencepowerinterferingchannelinterference,etc.,thetemperatureoftheairisalsoagreatinfluenceonthespeedoftheultrasonicaddition,thepowersupplytothemeasureddifferentialrawlargeerrors.Duetothelimitedknowledge,workstherearemanyareasforimprovement,canworkbetterinthefuturestudy.Keywords:AT89C51;Ultrasonic;Ranging本科毕业生毕业设计（论文）目录1.绪论.............................................................................11.1课题背景及重要意义..........................................................11.2研究内容...................................................................21.3主要任务及目标：............................................................22.整体设计思路.....................................................................22.1硬件整体设计................................................................22.2软件整体设计思路............................................................23.硬件设计.........................................................................63.1对超声波的认识..............................................................63.2器材的选择..................................................................63.3.单片机最小系统.............................................................103.4超声波发射电路.............................................................103.5超声波接收电路设计.........................................................113.6显示电路设计...............................................................134.软件设计........................................................................144.1主程序设计.................................................................144.2中断处理程序...............................................................174.3计算及显示模块设计.........................................................194.4作品展示：.................................................................215.设计总结........................................................................22参考文献.......................................................................23谢辞..............................................................................24系统整体电路图....................................................................25程序代码..........................................................................26本科毕业生毕业设计（论文）1.绪论1.1课题背景及重要意义近年来，随着电子测量技术的发展，运用超声波作出精确测量已成可能。超声波拥有许多优点：超声波测量精确高，成本低，性能稳定则备受青睐。超声波是指频率在20kHz以上的声波，它属于机械波的范畴。超声波也遵循一般机械波在弹性介质中的传播规律，如在介质的分界面处发生反射和折射现象，在进入介质后被介质吸收而发生衰减等。正是因为具有这些性质，使得超声波可以用于距离的测量中。随着科技水平的不断提高，超声波测距技术被广泛应用于人们日常工作和生活之中。一般的超声波测距仪可用于固定物位或液位的测量，适用于建筑物内部、液位高度的测量等。由于超声测距是一种非接触检测技术，不受光线、被测对象颜色等的影响，较其它仪器更卫生，更耐潮湿、粉尘、高温、腐蚀气体等恶劣环境，具有少维护、不污染、高可靠、长寿命等特点。因此可广泛应用于纸业、矿业、电厂、化工业、水处理厂、污水处理厂、农业用水、环保检测、食品（酒业、饮料业、添加剂、食用油、奶制品）、防汛、水文、明渠、空间定位、公路限高等行业中。可在不同环境中进行距离准确度在线标定，可直接用于水、酒、糖、饮料等液位控制，可进行差值设定，直接显示各种液位罐的液位、料位高度。因此，超声在空气中测距在特殊环境下有较广泛的应用。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于实现实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的指标要求，因此为了使移动机器人能够自动躲避障碍物行走，就必须装备测距系统，以使其及时获取距障碍物的位置信息（距离和方向）。因此超声波测距在移动机器人的研究上得到了广泛的应用。同时由于超声波测距系统具有以上的这些优点，因此在汽车倒车雷达的研制方面也得到了广泛的应用。本科毕业生毕业设计（论文）1.2研究内容设计一个超声波测距系统，以单片机为控制核心，实现测距功能。1.初步掌握模拟、数字电路分析和设计的基本方法。包括：（1）根据设计任务和指标，初选电路；（2）通过调查研究、设计计算，确定电路方案；2.培养一定自学能力和独立分析问题、解决问题能力。包括：（1）学会自己分析、找出解决问题的方法；（2）对设计中遇到的问题，能独立思考，查阅资料，寻找答案。1.3主要任务及目标：1.设计一个单片机最小系统，有lcd显示和按键；2.设计一个超声波测距模块；3.系统要求具有一定的可扩展性；4.毕业论文严格按学校的要求撰写；2.整体设计思路2.1硬件整体设