基于單片機(jī)的超聲波測距儀設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

《基于單片機(jī)的超聲波測距儀設(shè)計與實(shí)現(xiàn)》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。

1、編號：桂林理工大學(xué)博文管理學(xué)院實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)課程指導(dǎo)教程——《單片機(jī)應(yīng)用實(shí)踐》——《電子設(shè)計與應(yīng)用實(shí)踐》基于單片機(jī)的超聲波測距儀設(shè)計與實(shí)現(xiàn)2015年9月摘要由于超聲波的指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中轉(zhuǎn)播的距離較遠(yuǎn)，因而超聲波14經(jīng)常用于距離的測量，如測距儀和物體位置測量儀等都可以通過超聲波來實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)介紹了一種基于MSP430單片機(jī)的超聲波脈沖測距預(yù)警倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)。該系統(tǒng)以空氣中超聲波的傳播速度為確定條件，利用反射超聲波測量待測距離。并且描述了系統(tǒng)研制的理論基礎(chǔ)，超聲波傳感器等部分的電路設(shè)計以及使用了性能優(yōu)良的單片機(jī)對

2、系統(tǒng)起到了積極的作用。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；測距；超聲波14目錄1項目要求32項目分析和系統(tǒng)設(shè)計33硬件設(shè)計33.1單片機(jī)選型模塊43.2SDM-IO集成模塊43.31602液晶顯示模塊53.4系統(tǒng)電源54軟件設(shè)計54.1主程序55系統(tǒng)調(diào)試65.1硬件調(diào)試65.2程序調(diào)試75.3聯(lián)合調(diào)試96項目演練97項目總結(jié)9附錄1電路設(shè)計原理圖（參考）10附錄2PCB設(shè)計原理圖（參考）11附錄3關(guān)鍵程序（參考）121414基于單片機(jī)的超聲波測距儀設(shè)計與實(shí)現(xiàn)1項目要求本系統(tǒng)利用MSP430單片機(jī)為核心器件，外加超聲波接收、發(fā)射電路和報警

3、電路，用動態(tài)掃描法實(shí)現(xiàn)LCD1602數(shù)字顯示，完成超聲波測距及報警功能。該系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的功能如下：1.測量與被測物體之間的距離，采集室內(nèi)溫濕度（用于聲速的溫濕度補(bǔ)償）；2.采用液晶動態(tài)顯示與被測物體之間的距離及溫濕度等；3.設(shè)置距離閾值，當(dāng)超過此值時蜂鳴器會發(fā)出報警信號，且距離越近發(fā)出的聲音的頻率越高，當(dāng)與障礙物之間的距離超過最小距離時，紅色LED會發(fā)亮，實(shí)現(xiàn)報警；2項目分析和系統(tǒng)設(shè)計由單片機(jī)向Trig管腳輸入一個10uS以上的高電平,可觸發(fā)模塊測距。接外部電路的Echo端，當(dāng)測距結(jié)束時，此管腳會輸出一個高電平，電平

4、寬度為超聲波往返時間之和,在通過單片機(jī)340M/S乘以往返時間除以2得到了數(shù)據(jù)通過1602顯示出來，得數(shù)據(jù)后在判斷語句if狀態(tài)下為以下三種情況時會使P2.5端口輸出一個高電平使蜂鳴器發(fā)出報警：①當(dāng)小于等于1米大于0.6米時；②當(dāng)小于等于0.6米到大于0.3米時；③當(dāng)小于0.3米時。3硬件設(shè)計本系統(tǒng)利用MSP430單片機(jī)為核心加上外部自己設(shè)計的超聲波接收和發(fā)射電路，完成超聲波測距及報警功能，在可能的情況下，將測量距離提高到1m以上，精度控制在5%以內(nèi)，當(dāng)距離在相應(yīng)范圍內(nèi)時，蜂鳴器會發(fā)出一定頻率的報警聲，從而實(shí)現(xiàn)距離報警

5、功能。硬件電路系統(tǒng)框圖如圖3-1：14蜂鳴器1602顯示超聲波模塊Msp430單片機(jī)障礙物圖3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖3.1單片機(jī)選型模塊基于名為LaunchPad，MSP-EXP430G2低成本實(shí)驗板是一款適用于TI最新MSP430G2XXX犀利產(chǎn)品的完整開發(fā)解決方案?；赨SB的集成型仿真器可提供全系列MSP430G2XX器件開發(fā)應(yīng)用所必備的所有軟件、硬件。LunchPad具有集成的DIP目標(biāo)插座，可支持多達(dá)20個引腳，從而使MSP430ValueLine器件能夠輕松插入LaunchPad實(shí)驗板電路。圖3.2單片機(jī)選型模

6、塊圖3.2SDM-IO集成模塊采用市場上賣的集成模塊SDM-IO，該模塊只需Trig端口發(fā)出一個超過10us的低電平，然后將Trig端的電平拉高，此時在模塊內(nèi)部會自動發(fā)出8個40kHz的超聲波脈沖。發(fā)射出的超聲波經(jīng)障礙物反射回來后，Echo端口會輸出一個寬度為150us的負(fù)脈沖，并由高電平變?yōu)榈碗娖?，從Trig端口的高電平到Echo端口的低電平之間的時間就是超聲波由發(fā)送到反射被接收這段時間143.31602液晶顯示模塊該頻率計顯示選用1602來進(jìn)行顯示，1602字符型LCD通常有14條引腳線或16條引腳線的LCD，多

7、出來的2條線是背光電源線，VCC(15腳)和地線GND(16腳)，其控制原理與14腳的LCD完全一樣。圖3.41602顯示電路3.4系統(tǒng)電源整個電路采用USB電源，為所有的USB外設(shè)提供了單一的易于使用的標(biāo)準(zhǔn)的連接類型，簡化了USB外設(shè)的設(shè)計。整個的USB的系統(tǒng)只有一個端口和一個中斷節(jié)省了系統(tǒng)資源。4軟件設(shè)計4.1主程序本系統(tǒng)整體工作主要由單片機(jī)程序控制實(shí)現(xiàn)，其工作過程為：利用MSP430單片機(jī)加上外部自己設(shè)計的超聲波接收和發(fā)射電路，完成超聲波測距及報警功能，在可能的情況下，將測量距離提高到1m以上，精度控制在5%以

8、內(nèi)，當(dāng)距離在相應(yīng)范圍內(nèi)時，蜂鳴器會發(fā)出一定頻率的報警聲，從而實(shí)現(xiàn)報警功能。14系統(tǒng)程序框圖如圖4-1所示：開始初始化發(fā)出超聲波信號送MSP430G2452處理超聲波對接受數(shù)據(jù)處理是否高電平？NNY1602顯示報警同時圖4.1系統(tǒng)程序流程圖5系統(tǒng)調(diào)試本單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計分為硬件電路設(shè)計和軟件設(shè)計兩個部分，因此調(diào)試也分成兩部分進(jìn)行調(diào)試。5.