《簡(jiǎn)易測(cè)距裝置》word版

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1、簡(jiǎn)易測(cè)距裝置摘要：設(shè)計(jì)中利用單片機(jī)C8051F020控制超聲波模塊測(cè)距，由MCU控制時(shí)間計(jì)數(shù)，計(jì)算超聲波從發(fā)射至接收的往返時(shí)間，從而算出實(shí)際距離。整個(gè)系統(tǒng)由超聲波收發(fā)單元、溫度測(cè)量單元、顯示單元和控制單元4個(gè)單元組成。軟件部分主要由主程序、超聲波發(fā)生子程序、超聲波接收中斷程序及顯示子程序等部分組成。設(shè)計(jì)給出了系統(tǒng)構(gòu)成、電路設(shè)計(jì)、程序編程，系統(tǒng)具有易控制、工作可靠、測(cè)距的準(zhǔn)確率高。關(guān)鍵詞：超聲波單片機(jī)準(zhǔn)確度高12Abstract:thedesignofC8051F020SCMcontrolusingultrasonicrangingfromMC

2、Ucontroltime,count,thecalculationtoreceivefromthelaunchultrasonicround-triptime,andgettheactualdistance.Thewholesystemconsistsofultrasonictransceiverunit,temperaturemeasurementunit,displayunitandcontrolunit4unit.Themainpartofthemainprogramsoftware,ultrasonichappensubroutine

3、s,ultrasonicreceivinginterruptionprogramanddisplaysubroutinescomponents.Designgivesthesystemstructure,circuitdesign,programming,thesystemhastheeasycontrol,reliableworking,rangingaccuracyishigh.Keywords:ultrasonicsingle-chipmicrocomputerhighaccuracy12目錄1、方案論證31.1總體方案31.2收發(fā)單元

4、方案論證32、硬件電路設(shè)計(jì)42.1Parallax28015系列超聲波傳感器42.2單片機(jī)C8051F02043、理論分析53.1超聲波測(cè)距的原理53.2計(jì)算超聲波傳輸時(shí)間54、軟件設(shè)計(jì)65、系統(tǒng)測(cè)試……………………………………………………75.1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理75.2誤差分析86、總結(jié)87、參考文獻(xiàn)8附錄一：元器件料表9附錄二：整體電路圖1012121、方案論證1.1總體方案本文主要采用單片機(jī)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)精確的超聲波測(cè)距方案，整個(gè)系統(tǒng)由超聲波收發(fā)單元、溫度測(cè)量單元、顯示單元和控制單元4個(gè)單元組成。其中，超聲波收發(fā)單元主要實(shí)現(xiàn)超聲波的發(fā)送和接

5、收；溫度測(cè)量單元主要測(cè)量外界溫度，由于外界的溫度對(duì)超聲波的速度有影響，實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償，提高準(zhǔn)確度；顯示單元實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的顯示；單片機(jī)為控制單元，完成指令發(fā)送，接收數(shù)據(jù)，進(jìn)行計(jì)算等任務(wù)。超聲波收發(fā)信號(hào)處理溫度測(cè)量液晶顯示單片機(jī)（C8051）圖1系統(tǒng)方框圖1.2總體方案論證方案一：超聲波測(cè)距方案，超聲波測(cè)距儀是根據(jù)超聲波遇到障礙物反射回來(lái)的特性進(jìn)行測(cè)量的。超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來(lái)，超聲波接收器收到反射波就立即中斷停止計(jì)時(shí)。通過(guò)不斷檢測(cè)產(chǎn)生波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波，從而

6、測(cè)出發(fā)射超聲波和接收到回波的時(shí)間差T，然后求出距離L。在計(jì)算精度和總體有效性、超聲波距離檢測(cè)方面占優(yōu)越,尤其相比與其他低成本的遠(yuǎn)程檢測(cè)系統(tǒng)。不適用于測(cè)量距離超過(guò)3米。方案二：紅外測(cè)距方案，用調(diào)制的紅外光進(jìn)行精密測(cè)距的儀器，測(cè)程一般為1-5公里。利用的是紅外線(xiàn)傳播時(shí)的不擴(kuò)散原理12：因?yàn)榧t外線(xiàn)在穿越其它物質(zhì)時(shí)折射率很小，所以長(zhǎng)距離的測(cè)距儀都會(huì)考慮紅外線(xiàn)，而紅外線(xiàn)的傳播是需要時(shí)間的，當(dāng)紅外線(xiàn)從測(cè)距儀發(fā)出碰到反射物被反射回來(lái)被測(cè)距儀接受到再根據(jù)紅外線(xiàn)從發(fā)出到被接受到的時(shí)間及紅外線(xiàn)的傳播速度就可以算出距離。紅外測(cè)距的優(yōu)點(diǎn)是便宜，易制，安全，缺點(diǎn)是精度

7、低，距離近，方向性差。綜上所述，設(shè)計(jì)選用的是方案一，超聲波傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、成本低、技術(shù)難度小、信息處理簡(jiǎn)單可靠、易于小型化和集成化，最重要的是精度更高一些。2、硬件電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)超聲波測(cè)距系統(tǒng)是由parallax28015系列傳感器和單片機(jī)C8051F020構(gòu)成，由LCD-12864顯示。2.1Parallax28015系列超聲波傳感器此超聲波傳感器模塊是集發(fā)送與接收一體的一種傳感器。傳感器有三個(gè)引腳，一個(gè)為VDD,一個(gè)GND,一個(gè)控制端SIG，當(dāng)給控制端一個(gè)2us-5us的正脈沖，等待750us，再給SIG端一個(gè)高電平就開(kāi)始計(jì)時(shí)，超聲

8、波傳感器模塊就產(chǎn)生發(fā)射頻率為40kHz的超聲波，當(dāng)超聲波接收回波時(shí)，會(huì)把SIG端拉低，再停止計(jì)數(shù)，如果時(shí)間大于115us且小于18.5ms，就為超聲波測(cè)距工作正確。