基于单片机的超声波测距课程设计报告

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1、共 16 页 第 - 1 - 页 课程设计说明书 题 目：超声波测距 院 （系） ：电子工程与自动化 专 业： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 2011 年 11 月 7 日 共 16 页 第 - 2 - 页 目录目录 一、绪论一、绪论 二、对本课程的设计二、对本课程的设计分析分析 2.1 总体设计方案介绍 2.1.1 超声波测距原理 2.1.2 超声波测距原理框图 2.2 系统硬件设计方案 2.2.1 51 系列单片机的功能特点及测距原理 2.2.1.1 51 系列单片机的功能特点 2.2.1.2 单片机实现测距原理 三、主要电路模块的实现方案比较及选择三、主要电路模块的实现方案比较及选择

2、 3.1 超声波发射电路 3.2 超声波检测接收电路 3.3 超声波测距系统的硬件电路设计 3.4 系统电路图及其 PCB 图 四、系统的软件设计四、系统的软件设计 4.1 主程序流程图 4.2 超声波发射子程序和超声波接收中断程序 五、测试数据以及结论五、测试数据以及结论 六、课程设计过程中遇到的主要问题以及解决办法六、课程设计过程中遇到的主要问题以及解决办法 七、心得体会七、心得体会 共 16 页 第 - 3 - 页 一、一、绪绪论论 随着社会的发展，人们对距离或长度测量的要求越来越高。超声波测距由随着社会的发展，人们对距离或长度测量的要求越来越高。超声波测距由 于其能进行非接触测量和相对

3、较高的精度，越来越受到人们的重视。超声波测于其能进行非接触测量和相对较高的精度，越来越受到人们的重视。超声波测 距离的一个最重要的功能就是作用于倒车系统上。要实现倒车系统的准确精度，距离的一个最重要的功能就是作用于倒车系统上。要实现倒车系统的准确精度， 就得把超声波和单片机相结就得把超声波和单片机相结合，利用单片机的控制系统和精确的运算使超声波合，利用单片机的控制系统和精确的运算使超声波 测距离更加快速和精确。从而，减少事故的发生。通过该实验学习利用单片机测距离更加快速和精确。从而，减少事故的发生。通过该实验学习利用单片机 和超声波探测元件测试距离的基本方法，进一步熟悉单片机定时器技术、中断和

4、超声波探测元件测试距离的基本方法，进一步熟悉单片机定时器技术、中断 技术在数据采集和数据处理过程中的综合运用方法，提高综合应用程序的编程技术在数据采集和数据处理过程中的综合运用方法，提高综合应用程序的编程 方法与技巧。方法与技巧。 发射器发出的 40KHz 超声波以速度 v 在空气中传播，在到达被测物体时被 反射返回，由接收器接收，其往返时间为 t，由 s=vt/2 即可算出被测物体的距离。 报告内容包括： 单片机控制主程序、 中断子程序、 延时子程序和超声波发射、 接收电路、数码管驱动显示电路以及主电路。 二、对本课程设计的分析 2.1 总体设计方案介绍总体设计方案介绍 2.1.1 超声波测

5、距原理超声波测距原理 发射器发出的超声波以速度 v 在空气中传播，在到达被测物体时被反射返 回，由接收器接收，其往返时间为 t，由 s=vt/2 即可算出被测物体的距离。由于 超声波也是一种声波， 其声速 v与温度有关， 下表列出了几种不同温度下的声速。 在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的。 表 1-1 超声波波速与温度的关系表 温度（） -30 -20 -10 0 10 20 30 100 声速（ms） 313 319 325 323 338 344 349 386 表 1-1 2.1.2 超声波测距仪原理框图如下图超声波测距仪原理框图如下图 采用 AT89s52 单片机，

6、晶振：12MHZ，单片机 P1.0 口发出 40kHZ 的方波信 号，通过超声波发射器输出；超声波接收器将接收到的超声波信号，利用外部中 断 0 口监测超声波输出的返回信号，显示电路采用简单的 4 位 LED 数码管，位 码用 8550 驱动。 共 16 页 第 - 4 - 页 图 1-1 超声波测距原理框图 2.2 系统的硬件结构设计系统的硬件结构设计 硬件电路的设计主要包括单片机系统及 LED 显示电路、超声波发射电路和 超声波检测接收电路三部分。单片机采用 AT89S52 来实现对 CX20106A 红外接 收芯片和 TCT40-10 系列超声波转换模块的控制。采用 12MHz 高精度的晶振， 以获得较稳定时钟频率，减小测量误差。单片机通过 P1.0 口经反相器来控制超 声波的发送，然后单片机不断的检测 INT0 引脚，当 INT0 引脚的电平用高电平 变为低电平时就认为超声波已返回。计数器所记的数据就是超声波所经历的时 间，通过换算就可以得到超声波传感器与障碍物的距离。 2.2