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《超聲波測距系統(tǒng)的仿真》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、淮海工學院課程設計報告書課程名稱：單片機控制系統(tǒng)課程設計題目：基于單片機的超聲波測距系統(tǒng)系（院）：東港學院學期：2013-2014-2專業(yè)班級：D自動化111姓名：王佳力學號：2011130874評語：成績：簽名：日期：1引言超聲波是指頻率在20kHz以上的聲波，它屬于機械波的范疇。超聲波也遵循超聲波是指頻率在20kHz以上的聲波，它屬于機械波的范疇。超聲波也遵循一般機械波在彈性介質中的傳播規(guī)律，如在介質的分界面處發(fā)生反射和折射現象，在進入介質后被介質吸收而發(fā)生衰減等。正是因為具有這些性質，使得超聲波可以用于距離的測量中。隨著科技水平的不斷提高，超聲波測距技術被廣泛應用于人
2、們日常工作和生活之中。系統(tǒng)的設計主要包括兩部分，即硬件電路和軟件程序。硬件電路主要包括單片機電路、發(fā)射電路、接收電路、顯示電路和電源電路，另外還有復位電路和LED控制電路等。我采用以AT89C51單片機為核心的數字顯示超聲波測距儀的硬件電路。整個電路采用模塊化設計，由信號發(fā)射和接收、供電、顯示等模塊組成。發(fā)射探頭的信號經放大和檢波后發(fā)射出去，單片機的計時器開始計時，超聲波被發(fā)射后按原路返回,在經過放大帶通濾波整形等環(huán)節(jié),然后被單片機接收,計數器停止工作并得到時間。溫度測量后送到單片機,通過程序對速度進行校正,結合兩者實現超聲波測距的功能。軟件程序主要由主程序、預置子程序、發(fā)
3、射子程序、接收子程序、顯示子程序等模塊組成。它控制單片機進行數據發(fā)送與接收，實現數據正確顯示在LED上。另外程序控制單片機消除各探頭對發(fā)射和接收超聲波的影響。相關部分附有硬件電路圖、程序流程圖。實際的環(huán)境對超聲波有很大的影響，如外部電磁干擾電源干擾信道干擾等等，空氣的溫度對超聲波的速度影響也很大。此外供電電源也會使測量差生很大的誤差。再設計的過程中考慮了這些因素，并給出了一些解決方案。1.1設計目的和要求本次課程設計是根據“自動化專業(yè)培養(yǎng)計劃”而制定的。單片機控制系統(tǒng)課程設計是自動化專業(yè)的學生在學過相關專業(yè)課以后進行綜合訓練的教學環(huán)節(jié)，特別是《自動控制系統(tǒng)》、《單片機原理及
4、應用》、《計算機控制技術》等專業(yè)課學完之后的一次實踐教學。其目的在于使學生在課程設計過程中能夠理論聯(lián)系實際，在實踐中充分利用所學理論知識分析和研究設計過程中出現的各類技術問題，鞏固和擴大所學知識面，為以后走向工作崗位進行設計打下一定的基礎。在設計過程中，通過課程設計，使學生了解一般電氣控制系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)和計算機控制系統(tǒng)設計的過程、步驟、要求、工作內容及設計方法。訓練學生綜合運用專業(yè)課的能力，提高學生工程設計的能力。1.2設計的內容綜合運用《微機原理及應用》、《單片機原理及應用》、《DSP技術原理及應用》、《計算機控制技術》和《檢測技術與自動化儀表》的知識，掌握單片機控制
5、系統(tǒng)的組成、原理及工作方式，了解單片機控制系統(tǒng)的設計步驟與方法，特別是要了解單片機系統(tǒng)開發(fā)的整個過程，完成系統(tǒng)的軟、硬件設計。2設計電路發(fā)射探頭2.1系統(tǒng)設計方案發(fā)射電路檢測電路接受電路目標物單片機處理單元顯示模塊接收探頭圖2-1系統(tǒng)設計方案圖系統(tǒng)計劃在實驗室內實現小范圍測距，測試距離約為0.2m—3m米，系統(tǒng)的整體結構如圖2-1所示。發(fā)射電路采用單片機端口編程輸出40kHz左右的方波脈沖信號，同時開啟內部計數器TO。由于單片機端口輸出功率很弱，為使測量距離滿足要求，驅動超聲傳感器UCM-40T發(fā)射超聲波距離足夠遠，故在此電路上加功率放大電路。從接收傳感器探頭UCM-40T
6、傳來的超聲波的回波很微弱(幾十個mV級)，又存在著較強的噪聲，所以放大信號和抑制噪聲是放大電路必須考慮的。本系統(tǒng)設計此部分電路時采用一級放大和帶通濾波電路，中心頻率4OKHz左右，放大濾波電路均采用了高速精密運算放大器TL082，輸出信號大約在5V左右。由于放大電路輸出的信號是連續(xù)的正弦波疊加信號，而單片機所能接受的中斷響應信號常為下降沿脈沖信號，故信號在放大電路后通過LM393構成的比較電路，將正弦信號轉換成方波信號，用方波的負跳變作單片機的中斷輸入，使得單片機知道已接收到超聲信號，內部計數器停止計時。顯示電路采用動態(tài)掃描顯示，主要是處于節(jié)省硬件的考慮。通過單片機編程將內
7、部計數得到的時間數據轉換為距離信息，通過3位LED數碼管顯示，數據XXX，單位cm。2.2單片機的選擇本系統(tǒng)硬件部分由AT89C51控制器、超聲波發(fā)射電路及接收電路和LCD顯示電路組成。由單片機AT89C51編程產生10us以上的高電平，由指定引腳輸出，就可以在指定接收口等待高電平輸出。一旦有高電平輸出，即在模塊中經過放大電路，驅動超聲波發(fā)射探頭發(fā)射超聲波。發(fā)射出去的超聲波經障礙物反射回來后，由超聲波接收頭接收到信號，通過接收電路的處理，指定接收口即變?yōu)榈碗娖?，讀取單片機中定時器的值。單片機利用聲波的傳播速度和發(fā)射
