《超聲波測(cè)距儀》PPT課件

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1、超聲波測(cè)距尺組長：唐鶴洹組員：黃萌臧禹哲藍(lán)國雍設(shè)計(jì)方案：圖1.1基于單片機(jī)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)框圖STC89C52單片機(jī)發(fā)射驅(qū)動(dòng)接收驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)生器超聲波接收器LCD1602顯示功能按鍵設(shè)計(jì)方案：我們做的是基于單片機(jī)的超聲波測(cè)距儀。用單片機(jī)控制超聲波的發(fā)射、接受電路以及進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，再用LCD數(shù)碼管進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯示。操作者可以通過幾個(gè)簡單的按鍵完成測(cè)量方式的選擇（實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、手動(dòng)測(cè)量）。由單片機(jī)產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)線，把信號(hào)引入到與超聲波發(fā)射器相連的信號(hào)引腳上，在由超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時(shí)刻的同時(shí)開始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物

2、就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)。超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間t，就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離(s)，即：D=VT/2其中，D為換能器與障礙物之間的距離，V為波聲傳播速度，T為超聲波發(fā)射到返回的時(shí)間間距。本次設(shè)計(jì)包含硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)兩部分，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求，采用STC89C52單片機(jī)，配置時(shí)鐘電路，復(fù)位電路構(gòu)成單片機(jī)最小系統(tǒng)，由模擬電路和數(shù)字電路構(gòu)成超聲波發(fā)射、接收模塊。系統(tǒng)發(fā)出8個(gè)40khz超聲波，超聲波在空氣傳播，遇到障礙物返回，超聲波接收頭將聲波轉(zhuǎn)換成微弱的電信號(hào)（如圖1.2中接收到的信號(hào)）

3、經(jīng)過接收電路放大接收到的微弱信號(hào)轉(zhuǎn)換放大成方波（圖1.2信號(hào)經(jīng)過接收電路后的波形），發(fā)射與接收用去的時(shí)間即t=T1-T0。部分芯片介紹STC89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含8kbytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（PEROM）和256bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的STC89C52單片機(jī)可為您提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場合。STC89C52有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（

4、I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，2個(gè)讀寫口線，STC89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開發(fā)成本。STC89C52芯片的管腳、引線與功能STC89C52芯片圖如圖2.1：圖2.1STC89C52芯片圖壓電傳感器壓電型超聲波傳感器的工作原理：它是利用壓電效應(yīng)的原理，壓電效應(yīng)有逆效應(yīng)和順效應(yīng)，超聲波傳感器是可逆元件，超聲波發(fā)送器就是利用壓電逆效應(yīng)的原理。所謂壓電逆效應(yīng)如圖2-2所示，是在壓電元件

5、上施加電壓，元件就變形，即稱應(yīng)變。若在圖a所示的已極化的壓電陶瓷上施加如圖b所示極性的電壓，外部正電荷與壓電陶瓷的極化正電荷相斥，同時(shí)，外部負(fù)電荷與極化負(fù)電荷相斥。由于相斥的作用，壓電陶瓷在厚度方向上縮短，在長度方向上伸長。若外部施加的極性變反，如圖c所示那樣，壓電陶瓷在厚度方向上伸長，在長度方向上縮短。圖1.2壓電逆效應(yīng)圖晶振電路設(shè)計(jì)在最小系統(tǒng)中，采用的是最常用的內(nèi)部時(shí)鐘方式，一般情況下，單片機(jī)選用的是12MHz晶振（在此頻率上，T1可以很容易的產(chǎn)生9600的波特率供串口使用）。再由兩只瓷片電容構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。事實(shí)上對(duì)外接電

6、容并沒有嚴(yán)格的要求，典型值選用20PF-30PF的電容。本電路中使用2個(gè)20PF的電容，晶振選擇為12MHZ,該電路的主要作用是為單片機(jī)提供工作時(shí)鐘。LCD1602液晶顯示器1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中：第1腳：VSS為電源地第2腳：VCC接5V電源正極第3腳：V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高（對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度）。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平1選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時(shí)選擇指令寄存器。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平1選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時(shí)選擇指

7、令寄存器。第5腳：RW為讀寫信號(hào)線，高電平(1)時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平(0)時(shí)進(jìn)行寫操作。第6腳：E(或EN)端為使能(enable)端,高電平（1）時(shí)讀取信息，負(fù)跳變時(shí)執(zhí)行指令。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)端。第15～16腳：空腳或背燈電源。15腳背光正極，16腳背光負(fù)極。主程序流程圖軟件分為兩部分，主程序和中斷服務(wù)程序，如圖3-1（a）（b）(c)所示。主程序完成初始化工作、各路超聲波發(fā)射和接收順序的控制。定時(shí)中斷服務(wù)子程序完成三方向超聲波的輪流發(fā)射，外部中斷服務(wù)子程序主要完成時(shí)間值的讀取、距離計(jì)算、結(jié)果的輸出等工作。主程序首先是對(duì)系統(tǒng)環(huán)境

8、初始化，設(shè)置定時(shí)器T0工作模式為16位定時(shí)計(jì)數(shù)器模式。置位總中斷允許位EA并給顯示端口P0和P