基于AT89C51单片机的超声波测距仪的设计

-1-基于AT89C51单片机的超声波测距仪的设计【摘要】AT89C51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4kBytesISP(In-systemprogrammable)的可反复擦写10000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，AT89C51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。这次设计主要是利用AT89C51单片机、HC-SR04超声波传感器、蜂鸣器完成测距报警系统的制作，将AT89C51作为主控制芯片，利用超声波对物体的感应，将前方物体的距离探测出来，然后单片机处理运算，与设定的报警距离值进行比较判断，当测得距离小于设定值时，AT89C51发出指令控制蜂鸣器报警。【关键词】：AT89C51单片机、HC-SR04超声波传感器、蜂鸣器ABSTRACTAT89C51isalowpowerconsumption,highperformanceCMOS8-bitmicrocontroller,tabletcontaining4kBytesofISP(Insystemprogrammable)canwipeagainandagain1000timesofFlashmemoryread-onlyapplications,deviceadoptshighdensityofATMELcompany,nonvolatilestoragetechnology,compatiblewithstandardMCS-51structure,instructionsystemand80c51pinchipintegratesgeneral8-bitCPUandISPFlashmemorycell,AT89C51iswidelyappliedInmanyembeddedcontrolapplications.ThisdesignismainlymadeusingAT89C51SCM,HC-SR04ultrasonicsensor,buzzercompletedrangingalarmsystem,theAT89C51asthemaincontrolchip,theuseofultrasonicsensingofobject,thedetectedobjectsinfrontofthedistance,thentheMCUprocessingoperations,andthesetalarmdistancetocomparethevalueofjudgment,whenthemeasuringdistanceissmallerthanthesetvalue,AT89C51sendsoutacommandtocontrolthebuzzeralarm.【KEYWORDS】:AT89C51Singlechipmicrocomputer、HC-SR04ultrasonicsensor、-2-Buzzer目录一、绪论........................................................................................................................31.1课题研究背景及意义........................................................................................................3二、总体设计方案及论证..........................................................................................32.1总体方案设计.................................................................................................................3三、硬件实现及单元电路设计....................................................................................43.1主控制模块.....................................................................................................................43.2电源设计.........................................................................................................................53.3超声波测试模块.............................................................................................................63.4超声波传感器原理.........................................................................................................63.5测距分析.........................................................................................................................73.6时钟电路的设计.............................................................................................................83.7复位电路的设计.............................................................................................................93.8声音报警电路的设计...................................................................................................103.9显示模块.......................................................................................................................10四、软件设计..............................................................................................................104.1主程序工作流程图.......................................................................................................10五、总结......................................................................................................................12六、参考文献..............................................................................................................13附录............................................................................................................................14附件1：原理图.....................................................................................................................14附件2：实物图.....................................................................................................................15-3-一、绪论1.1课题研究背景及意义随着社会的发展，人们对于距离的敏感度越来越高，生活上对距离的感知也越来越敏感，因此测距仪也受到了极大的欢迎。它主要有三类，一类是激光测距仪，是根据光电元件接收目标反射的激光束来计算出测距者到目标的距离。另一类是红外测距仪，利用红外线传播不扩散的原理进行测距，但方向性差。还有一类是超声波测距仪，但也有局限性，传播需要介质，超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射的同时开始计时，碰到障碍物后就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波测距是一种非接触可直接检测技术，它对光线和被测对象的颜色等没有要求，与其它仪器相比更卫生，更耐高温、等恶劣环境，具有少维护、可靠性高、寿命长等优点。利用超声波检测往往比较快捷、性能稳定、能够实现实时检测等优点，所以它广泛的应用在全自动机器人，汽车倒车雷达等研制方面。二、总体设计方案及论证2.1总体方案设计本设计主要包括了硬件和软件设计两部分。按模块可划分为数据采集、按键控制、数码管显示、蜂鸣器报警四个子模块。电路结构可划分为：超声波传感器、蜂鸣器、单片机控制电路。就此设计的核心模块来说，单片机就是设计的中心单元，所以此系统也是单片机应用系统的一种应用。单片机应用系统也是有硬件和软件组成。硬件包括单片机、输入/输出设备、以及外围应用电路等组成的系统，软件是各种工作程序的总称。单片机应用系统的研制过程包括总体设计、硬件设计、软件设计等几个阶段。系统采用-4-STC89C51单片机作为核心控制单元,当测得的距离小于设定距离时，主控芯片将测得的数值与设定值进行比较处理。然后控制蜂鸣器报警。系统总体的设计方框图如图1所示。图1系统方框图三、硬件实现及单元电路设计3.1主控制模块主控制最小系统电路如图2所示。电源ATC89C51主控制器模块超声波传感器模块按键控制4位数码管显示模块蜂鸣器报警模块P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST9(RXD)P3.010(TXD)P3.111(INT0)P3.212(INT1)P3.313(T0)P3.414(T1)P3.515(WR)P3.616(RD)P3.717XTAL218XTAL119GND20P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP31P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039VCC40U1U1Y112MC20.1uFC30.1uFVCCGNDR1410KC110uFVCC1234J1VCCS1P10P11P12P13P14P15P16P17P20P21P22P34P35P36P37P23TrigEcho-5-图2最