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1、2011年全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽簡易超聲波測距裝置（B題）【高職組】8摘要：設(shè)計(jì)中利用單片機(jī)C8051F020控制超聲波模塊測距，由MCU控制時間計(jì)數(shù)，計(jì)算超聲波從發(fā)射至接收的往返時間，從而算出實(shí)際距離。整個系統(tǒng)由超聲波收發(fā)單元、溫度測量單元、顯示單元和控制單元4個單元組成。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、測距的準(zhǔn)確率高。關(guān)鍵詞：超聲波模塊溫度測量單元單片機(jī)C8051F0208Abstract:thedesignof
2、C8051F020SCMcontrolusingultrasonicrangingfromMCUcontroltime,count,thecalculationtoreceivefromthelaunchultrasonicround-triptime,andgettheactualdistance.Thewholesystemconsistsofultrasonictransceiverunit,temperaturemeasurementunit,displayunitandcontrolunit4unit.Themainpa
3、rtofthemainprogramsoftware,ultrasonichappensubroutines,ultrasonicreceivinginterruptionprogramanddisplaysubroutinescomponents.Designgivesthesystemstructure,circuitdesign,programming,thesystemhastheeasycontrol,reliableworking,rangingaccuracyishigh.Keywords:Ultrasonic，te
4、mperaturemeasurementunit，C8051F020SCMmodule8目錄1、方案論證11.1總體方案11.2收發(fā)單元方案論證12、硬件電路設(shè)計(jì)22.1Parallax28015系列超聲波傳感器22.2單片機(jī)C8051F02023、理論分析33.1超聲波測距的原理33.2計(jì)算超聲波傳輸時間34、軟件設(shè)計(jì)45、系統(tǒng)測試……………………………………………………55.1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理55.2誤差分析66、總結(jié)67、參考文獻(xiàn)6附錄一：元器件料表7附錄二：整體電路圖88簡易測距裝置1、方案論證1.1總體方案本文主要采用單片機(jī)
5、控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)精確的超聲波測距方案，整個系統(tǒng)由超聲波收發(fā)單元、溫度測量單元、顯示單元和控制單元4個單元組成。其中，超聲波收發(fā)單元主要實(shí)現(xiàn)超聲波的發(fā)送和接收；溫度測量單元主要測量外界溫度，由于外界的溫度對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)信號處理溫度測量液晶顯示單片機(jī)（C8051）圖1系統(tǒng)方框圖1.2總體方案論證方案一：超聲波測距方案，超聲波測距儀是根據(jù)超聲波遇到障礙物反射回來的特性進(jìn)行測量的。超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波
6、，在發(fā)射同時開始計(jì)時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即中斷停止計(jì)時。通過不斷檢測產(chǎn)生波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波，從而測出發(fā)射超聲波和接收到回波的時間差T，然后求出距離L。在計(jì)算精度和總體有效性、超聲波距離檢測方面占優(yōu)越,尤其相比與其他低成本的遠(yuǎn)程檢測系統(tǒng)。不適用于測量距離超過3米。方案二：紅外測距方案，用調(diào)制的紅外光進(jìn)行精密測距的儀器，測程一般為1-5公里。利用的是紅外線傳播時的不擴(kuò)散原理8：因?yàn)榧t外線在穿越其它物質(zhì)時折射率很小，所以長距離的測距儀都會考慮紅外線，而紅外線的傳播是需要
7、時間的，當(dāng)紅外線從測距儀發(fā)出碰到反射物被反射回來被測距儀接受到再根據(jù)紅外線從發(fā)出到被接受到的時間及紅外線的傳播速度就可以算出距離。紅外測距的優(yōu)點(diǎn)是便宜，易制，安全，缺點(diǎn)是精度低，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)簡單、體積小、成本低、技術(shù)難度小、信息處理簡單可靠、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
8、是集發(fā)送與接收一體的一種傳感器。傳感器有三個引腳，一個為VDD,一個GND,一個控制端SIG，當(dāng)給控制端一個2us-5us的正脈沖，等待750us，再給SIG端一個高電平就開始計(jì)時，超聲波傳感器模塊就產(chǎn)生發(fā)射頻率為40kHz的超聲波，當(dāng)超聲波接收回
