基于单片机at89s52的超声波测距仪的设计.docx

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1、本科毕业论文（设计）论文题目：基于单片机AT89S52的超声波测距仪的设计批注xb21cnl:改为本论文体论文以AT89S52单片机为核心，设计了一种成本低、精度高、数字显示小的超声波测距仪。超声波测距仪可以测量发射器和接收器之间的时间间隔，可以用S=M2计算距离，并在1.ED上显示。限制超声波测距精度的因素是超声波振幅、反射面的结构、反射面与入射波的角度以及接收器传感器的灵敏度。从换能器到声脉冲的直接接收器的容量决定了最小可测距离。如1.CDI602所示，AT89S52单片微机被用作主控制器，根据设计要求和多因素合成，有发射和接收电路。外部温度测量:设计有温度补偿电路，声速校正和提高测量精度

2、。关键词，AT89S52；超声波；渊距；温度补偿；1.CD1602论文类型：A工程设计AbstractInthispaper,AT89S52micro-controllerasthecore,designedalowcost,highprecision,digitaldisplaysmallultrasonicrangefinder.Ultrasonicrangefindercanmeasurethetimeintervalbetweentransmitterandreceiver,cancalculatethedistancewithS=M2.anddisplayon1.ED.Thcfact

3、orsthatlimittheaccuracyofultrasonicrangingarchcamplitudeofultrasonicwave,thestructureofreflectingsurface,theAnglebetweenreflectingsurfaceandincidentwaveandthesensitivityofreceiversensor.Thecapacityofthedirectreceiverfromthetransducertothesoundpulsedeterminestheminimumdetectablerange.Asshownin1.CD160

4、2,AT89S52singlechipmicrocomputerisusedasthemaincontroller,accordingtothedesignrequirementsandmulti-factorsynthesis,therearetransmittingandreceivingCircuits.Externaltemperaturemeasurementisdesignedwithtemperaturecompensationcircuit,soundvelocitycorrectionandimprovemeasurementaccuracy.Keywords:AT89S52

5、;ultrasonic;ranging;temperaturecompensation;1.CDl602PaperType:AEngineeringDesign目录摘要IAbstractIl1绪论21.1 单片机应用概述21.2 超声波测距仪的研究意义21.3 研究内容及目标：21.4 研究方法及途径22系统概述42.1 超声波测距仪的系统原理42.2 检测方法43系统主要硬件设计63.1 单片机超声波测距系统设计框图63.2 单片机AT89S526321主要性能73.2.2引脚说明7引脚号第二功能（表3.2.2）：83.3 液晶显示器1.CD160293.3.1 显示原理93.3.2 技术参

6、数103.3.3 连接方式103.4 超声波发送电路与接收电路113.4.1 压电传感器113.4.2 发送电路原理图113.4.3 超声波接收电路123.5 超声波显示电路123.6 温度补偿电路133.7 报警电路134系统程序设计164.1 测距仪的算法设计164.2 总体方案设计164.3 程序流程图及程序174.4 温度补偿系统的效果17总结19参考文献20致谢211绪论1.1 单片机应用概述单片微型计算机(MCU)在生活中较多的应用于控制领域，也叫做微控制器。这个芯片级的计算机，它的技术是将计算机中的输入输出I/O接口电路、中断控制器、CPU、RAM、ROM定时器、调制解调器、模数

7、/数模转换器等芯片集成在这一个芯片上。计算机技术从通用型的计算领域迈入到智能化的控制领域正是因为单片机的出现和发展。当今社会计算机技术正在飞速发展，并正在潜移默化地改变着我们的生活。而在我们现代化生活中嵌入式技术方心未艾，嵌入式技术是当前最具发展前景、最热门的IT应用之一。应用嵌入式技术可以加速社会进入智能化时代，它较常应用于具有较高实时响应要求的电子产品中。嵌入式技术的核心一一单片机，它的广泛应用促使电子系统的智能化达到了高速发展。比如系统更新升级，我们无需对硬件系统做出任何改动，只需对系统软件更新升级即可完成。在当今社会嵌入式系统所在多有，已经融入我们口常生活的方方面面，成为我们生活中的一

8、部分，不断地优化我们的生活，使人类发展史上的一个里程碑。1.2 超声波测距仪的研究意义生活中有很多传统测距方法无法解决的问题。比如，液面测量采用的方法是传统电极法，而他具体利用的是差位分布电极，检测液面的方法是给电或脉冲。而这种方法要求电极长期处于各种液体内，因此电极极其容易被电解、腐蚀损害，进而破坏或丧失灵敏性。再有现在我们生活中常见的车辆安全系统，它需要在车体距离障碍物不足或接近危险距离时作出提醒，他正是运用我们的超声波技术来完成。这一运用的实现可以减少车辆损耗，也可提高交通安全系数。而超声波比光速慢、易于定向发射、强度好控制、方向性良好、不受外界光、电磁场等一系列因素的影响，在不太完美的

9、环境下也基本可以维持正常工作。目前，超声波测距仪技术在工业现场、车辆导航、水声工程等领域都具有广泛的应用价值。甚至物位测量、机器人自动导航以及空气中与水下的目标探测、识别、定位等场合等普遍应用。但是传统超声波测距仪采用的传统数字和模拟电路，它们的构建系统调试困难、可靠性差、不易于扩展，因此，以单片机T89S52为基础设计出一种带有数字显示器的超声波测距仪成为必要。1.3 研究内容及目标：(1)了解超声波测距仪的原理(2)硬件设计的原理与方法(3)系统软件设计(4)绘制流程图、原理图等(5)总结分析，对设计结果进行评价1.4 研究方法及途径(1)查阅资料：熟悉单片机的超声波测距仪系统（2）利用所

10、专业知识完成相关参数计算（3）利用所学专业知识完成系统设计（4）编写设计说明书（5）利用手工或计算机绘图。2系统概述1.1 超声波测距仪的系统原理超声波测距的原理是利用超声波的发射以及接收，根据超声波传播的时间来计算出传播距离。人的耳朵并不能听到所有的声频，只能听到频率在20HZ-20KHZ内的这部分，能被人耳听到的这部分也叫做可听声波，除此之外的声波称为不可听波。声频大于20KHZ的声波我们称之为超声波，它的传播路径是直线，不能转弯。声波的频率越高,则代表它的反射能力也就越强，这就是超声波器的制造原理。超声波的传播主要影响因素就是密度，传感空气的密度越高其速度就越快，而空气的密度又与温度有着

11、密切的关系。实现超声波测距的方法有很多种，如相位检测法、声波幅值检测法和渡越时间检测法等。本设计的控制电路和技术实现方面采用AT89S52单片机,实现方式是超声波测距、1.CD1602液晶显示器显示结果。2. 2检测方法本测距系统采用的是超声波渡越时间检测法，其原理为：检测出从超声波发射器发出的超声波，经气体介质的传播到接收器的时间，即“渡越时间”。渡越时间t与气体中的声速V相乘，就是声波传输的距离s。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时单片机开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时，再由单机计算出距离，在1.CD160液晶显

12、示器上显示测量结果。超声波在空气中的传播速度随温度变化，其对应值(如表2.2)。根据计时器记录的超声波传播时间(见图2.1),以及超声波在相应介质中的传播速度就可以计算出发射点距障碍物的距离S(S=V*t2),其中V为超声波在空气中的传播速度，t为声波往返所用的时间。本系统设置了温度补偿环节，设超声波速度为V,往返时间为3温度为T,则有V=331.5+0.61T,因此测距距离S为S=(331.5+061T)*t2(2.2)表2.2声速与温度的关系温度(C)-30-20-100102030100声速(ms)313319325323338344349386发射38.46kHz脉冲!删J接收到的信号

13、_nmUUUI信号您过.I-Jl1I111.接收电路后sllUUUjUUUiJlJt三T1-T0-i批注xb21cn2:所有图号的正确方式*.*,例如：2.1图2.1幅声波测距时序胤批注xb21cn3:系统的硬件设计3I系统主要硬件设计3.1单片机超声波测距系统设计框图该系统由AT89S52单片机控制模块、DS18B20温度补偿电路、超声波发射模块、供电电源、超声波接收电路、报警电路和显示电路。超声波测距仪的硬件设计的系统框图如图3.1所示。图3.1保统设计框图T批注（xb21cn4:还要有控制电路总图3. 2单片机AT89S52单片机系统由CPUAT89S52和具有一定功能的外围电路组成，具

14、体有复位电路（为单片机提供复位电压）、晶振（提供系统频频率）。本系统采用的是Atmel公司的AT89S52单片机。AT89S52是一款低功耗、高性能的8位CMOS微控制器，具有8KB系统上的可编程闪存和256字节的内部RAM。该芯片具有ISP功能，对开发和协调非常有用，广泛应用于许多嵌入式控制应用系统。使用高密度非挥发性内存技术创建，完全兼容80S52工业产品说明和引脚（芯片内部图为下图3.2.1,管脚图见下图322）.C3l(hVcc二C三I89S52曲曲9=XTA1.I2M20N:GPlflVCCPllPoOPl2POIPl3POiPl4P03PUP04Pl6P05PI讪CKP06RSTP

15、0.7P30RXDEAPPRlfTXDA1.P32flNTOPSENP33NTIP27P34)mP35fflP25P36WRP24P37JRDP23XTAUP22XTA1.lP2!GHDP2028工26hM一23k2-一-2-3-4-5_6-?_s_97(T2)P1OC(T2EX)P1.1CP1.2CP1.3CP14C(MOSI)Pl5C(MISO)Pl6C(SCK)PlJCRsr(RXD)P3.0C(TxD)P3匚丽P3.2匚(Wn)P33匚(TO)P34C(TI)P3.5匚(WR)PieC(RD)P37匚XTA1.2：XTA1.lCGNDC3VCC3PO.O(ADO)3PO.1(ADl)JP02(AD2)1PO3(AD3)JP0.4(AD4)3P0.5(AD5)JP0.6(AD)3P0.7(AD