超聲波測距《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程設(shè)計(jì)報(bào)告(學(xué)生撰寫模版)

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1、單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)報(bào)告（2014—2015學(xué)年第一學(xué)期）題目基于AT89S51單片機(jī)的超聲波測距系統(tǒng)系別專業(yè)班級學(xué)號姓名指導(dǎo)教師完成時(shí)間評定成績19目錄一、設(shè)計(jì)的目的3二、設(shè)計(jì)的內(nèi)容與要求3三、設(shè)計(jì)方案4四、硬件、軟件設(shè)計(jì)5五、設(shè)計(jì)總結(jié)18六、參考文獻(xiàn)1919一、設(shè)計(jì)的目的在基本掌握了《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程知識的基礎(chǔ)上，完成課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)。通過課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，包括設(shè)計(jì)方案的論證、硬件設(shè)計(jì)、程序編寫和設(shè)計(jì)報(bào)告的撰寫，掌握單片機(jī)應(yīng)用項(xiàng)目的設(shè)計(jì)流程和方法，加深對《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程知識的理解和掌握，培養(yǎng)應(yīng)用系統(tǒng)

2、的設(shè)計(jì)能力，初步積累單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，以及分析問題和解決問題的方法，并進(jìn)一步拓寬專業(yè)知識面，培養(yǎng)實(shí)踐應(yīng)用技能和創(chuàng)新意識。二、設(shè)計(jì)的內(nèi)容與要求以AT89S51單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)超聲波測距系統(tǒng)的硬件電路和軟件程序，本系統(tǒng)利用單片機(jī)定時(shí)發(fā)射超聲波，在啟動發(fā)射電路的同時(shí)啟動單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器，利用定時(shí)器的計(jì)時(shí)功能記錄超聲波在空氣中的傳播時(shí)間。當(dāng)收到超聲波的反射波時(shí)，接收電路輸入端產(chǎn)生一個(gè)負(fù)跳變，單片機(jī)檢測到這個(gè)負(fù)跳變信號后，停止內(nèi)部計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)，讀取時(shí)間，計(jì)算距離,測量結(jié)果輸出給LED顯示。當(dāng)測距小于報(bào)警值時(shí)，產(chǎn)生報(bào)警聲音輸出，另外

3、增加兩個(gè)按鍵，可以對超聲波報(bào)警值進(jìn)行調(diào)整。設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求：（1）選擇其中一個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的比較和論證，確定設(shè)計(jì)思路和方案；（2）進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，畫出硬件結(jié)構(gòu)框圖，完成電路原理圖的設(shè)計(jì)和元器件選型，必要時(shí)應(yīng)給出重要電路參數(shù)的設(shè)計(jì)和計(jì)算過程，以及元器件參數(shù)的選型依據(jù)；（3）編寫單片機(jī)的軟件程序，先理清軟件設(shè)計(jì)思路并繪制程序流程圖，再編寫具體的匯編語言或C語言程序語句，并注釋說明。成績評定依據(jù)：（分值百分比）（1）確定設(shè)計(jì)思路和方案——20%；（2）畫出硬件結(jié)構(gòu)框圖、原理圖的設(shè)計(jì)、元器件選型，給出電路參數(shù)的設(shè)計(jì)依據(jù)——30

4、%；（3）繪制程序流程圖，再編寫程序語句，并注釋說明——30%；（4）設(shè)計(jì)成果的功能完善程度、創(chuàng)新點(diǎn)、演示效果，撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告的規(guī)范性——20%。19設(shè)計(jì)方案硬件設(shè)計(jì)：按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能的要求，初步確定設(shè)計(jì)系統(tǒng)由單片機(jī)主控模塊、顯示模塊、超聲波發(fā)射模塊、接收模塊共四個(gè)模塊組成。單片機(jī)主控芯片使用51系列AT89S51單片機(jī)，該單片機(jī)工作性能穩(wěn)定，同時(shí)也是在單片機(jī)課程設(shè)計(jì)中經(jīng)常使用到的控制芯片。發(fā)射電路由單片機(jī)輸出端直接驅(qū)動超聲波發(fā)送。接收電路使用三極管組成的放大電路，該電路簡單，調(diào)試工作小較小。超聲波接收模塊超聲波發(fā)射模塊單片

5、機(jī)控制系統(tǒng)（AT89S51）顯示模塊鍵盤模塊供電單元圖3-1：系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖硬件電路的設(shè)計(jì)主要包括單片機(jī)系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射電路和超聲波接收電路、報(bào)警輸出電路、供電電路等幾部分。單片機(jī)采用AT89S51，系統(tǒng)晶振采用12MHz高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定時(shí)鐘頻率，減小測量誤差。單片機(jī)用P2.7端口輸出超聲波換能器所需的40kHz的方波信號，P3.5端口監(jiān)測超聲波接收電路輸出的返回信號。顯示電路采用簡單實(shí)用的3位共陽LED數(shù)碼管，段碼輸出端口為單片機(jī)的P2口，位碼輸出端口分別為單片機(jī)的P3.4、P3.2、P3.3口,數(shù)碼管位

6、驅(qū)運(yùn)用PNP三極管S9012三極管驅(qū)動。軟件設(shè)計(jì)：主要由主程序、超聲波發(fā)生子程序、超聲波接收程序及顯示子程序組成。超聲波測距的程序既有較復(fù)雜的計(jì)算（計(jì)算距離時(shí)），又要求精細(xì)計(jì)算程序運(yùn)行時(shí)間（超聲波測距時(shí)），所以控制程序可采用C語言編程。?主程序首先是對系統(tǒng)環(huán)境初始化，設(shè)定時(shí)器0為計(jì)數(shù)，設(shè)定時(shí)器1定時(shí)。置位總中斷允許位EA。進(jìn)行程序主程序后，進(jìn)行定時(shí)測距判斷，當(dāng)測距標(biāo)志位ec=1時(shí)，測量一次，程序設(shè)計(jì)中，超聲波測距頻度是4-5次/秒。測距間隔中，整個(gè)程序主要進(jìn)行循環(huán)顯示測量結(jié)果。當(dāng)調(diào)用超聲波測距子程序后，首先由單片機(jī)產(chǎn)生4個(gè)頻

7、率為38.46kHz超聲波脈沖19，加載的超聲波發(fā)送頭上。超聲波頭發(fā)送完送超聲波后，立即啟動內(nèi)部計(jì)時(shí)器T0進(jìn)行計(jì)時(shí)，為了避免超聲波從發(fā)射頭直接傳送到接收頭引起的直射波觸發(fā)，這時(shí)，單片機(jī)需要延時(shí)約1.5-2ms時(shí)間（這也就是超聲波測距儀會有一個(gè)最小可測距離的原因，稱之為盲區(qū)值）后，才啟動對單片機(jī)P3.5腳的電平判斷程序。當(dāng)檢測到P3.5腳的電平由高轉(zhuǎn)為低電平時(shí)，立即停止T0計(jì)時(shí)。由于采用單片機(jī)采用的是12MHz的晶振，計(jì)時(shí)器每計(jì)一個(gè)數(shù)就是1μs，當(dāng)超聲波測距子程序檢測到接收成功的標(biāo)志位后，將計(jì)數(shù)器T0中的數(shù)（即超聲波來回所用的

8、時(shí)間）按式（2）計(jì)算，即可得被測物體與測距儀之間的距離。設(shè)計(jì)時(shí)取15℃時(shí)的聲速為340m/s則有：??d=(c×t)/2=172×T0/10000cm其中，T0為計(jì)數(shù)器T0的計(jì)算值。?測出距離后結(jié)果將以十進(jìn)制BCD碼方式送往LED顯示約0.5s，然后再發(fā)超聲波脈沖重復(fù)測量過程。一、硬件和軟