畢業(yè)設(shè)計(jì)基于at89s51單片機(jī)超聲波測(cè)距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-資料下載頁(yè)

　　

【正文】 值為12MHz，電容應(yīng)盡可能的選擇陶瓷電容，電容值約為20pF。在焊接電路板時(shí)，晶體振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證震蕩器能穩(wěn)定和可靠地工作。 時(shí)鐘電路復(fù)位電路 復(fù)位電路目的是在需要的時(shí)候，單片機(jī)復(fù)位，保證正常的工作循環(huán)。復(fù)位電路有各種各樣，但是在工作環(huán)境惡劣的情況下對(duì)復(fù)位電路的要求會(huì)更為嚴(yán)格，本系統(tǒng)中采用MAX5045芯片專做復(fù)位芯片。 MAX5045引腳X5045最主要特點(diǎn)有[10] (1) 512字節(jié)串行EEPROM。 (2)集成了可編程看門狗定時(shí)器(可設(shè)定看門狗超時(shí)時(shí)間，典型時(shí)間200ms,600ms, )。 (3)上電復(fù)位及低電壓檢測(cè)，即在上電和VCC低于檢測(cè)門限時(shí)，輸出復(fù)位信號(hào)。X5045輸出復(fù)位高電平有效，X5043輸出復(fù)位電平低有效，確保直至VCC=1 V復(fù)位信號(hào)仍有效。 (4)編程的復(fù)位門限。需加高電壓(1518V加在WP引腳)及一個(gè)專門時(shí)序。 (5) SPI接口方式，最高可達(dá)1 MHz串行時(shí)鐘頻率。 (6)低功耗CMOS電路(備用電流lOuA、工作電流3mA)。 (7)功耗低，通信速度快(, X25045/3為IM Hz)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用 這種設(shè)計(jì)降低了系統(tǒng)成本，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)，減少了對(duì)電路板空間的要求，提高了系統(tǒng)的可靠性。 系統(tǒng)總體硬件示意圖 軟件設(shè)計(jì)采用c語(yǔ)言、匯編混編編程，運(yùn)用模塊化程序設(shè)計(jì)思想，對(duì)不同功能模塊的程序進(jìn)行分別編程，以便移植或調(diào)用，這樣使軟件層次結(jié)構(gòu)清晰，有利于軟件的調(diào)試修改。 軟件設(shè)計(jì)思路是:系統(tǒng)初始化、發(fā)射脈沖串、計(jì)時(shí)、接收輸入脈沖，接收串口輸入速度值、計(jì)算距離、顯示距離值，重復(fù)。，單片機(jī)是主題，各模塊關(guān)系平行，在程序執(zhí)行中，順序執(zhí)行。 運(yùn)算模塊 顯示模塊 單片機(jī)接收模塊初始化模塊 測(cè)距系統(tǒng)各模塊聯(lián)系圖按照測(cè)距儀的需要:根據(jù)時(shí)間t、速度v進(jìn)行L=vxt運(yùn)算得到距離L 時(shí)間t:用單片機(jī)產(chǎn)生40kHz的脈沖串，再經(jīng)過驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)射探頭發(fā)射超聲波，同時(shí)觸發(fā)計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)，當(dāng)超聲波接收探頭接收到回波信號(hào)時(shí)中斷計(jì)時(shí)器，由此得出超聲波的傳輸時(shí)間T。 經(jīng)過公式: 計(jì)算得速度V。 得到速度后，按照測(cè)距公式由單片機(jī)計(jì)算出測(cè)得距離并輸出顯示。開 始初始化 T0,X5045，串口清發(fā)射位，延時(shí)2s開始發(fā)射，開始發(fā)射，T0開始計(jì)時(shí)開中斷等待INT0中斷，即收到反射回波信號(hào)清發(fā)射位，延時(shí)2s乘法運(yùn)算，數(shù)據(jù)處理，得到距離初始化 T0,X5045，串口將距離送顯示電路顯示 程序流程圖 初始化模塊 模塊分別對(duì)定時(shí)器T0, T1做初始化，TO工作方式1, 16位定時(shí)。聲波在空氣中傳播，超聲波所傳播距離為發(fā)射處到被測(cè)物面加被測(cè)面到接收處距離，實(shí)際為2倍測(cè)量距離，故當(dāng)傳播2cm的距離，在最后計(jì)算時(shí)應(yīng)該折算成測(cè)量距離，即lcm 。在開始發(fā)射超聲波的時(shí)刻TO開始計(jì)時(shí)，等待INTO中斷，在INTO中斷時(shí)停止TO計(jì)時(shí)，在中斷程序中讀出THOTLO時(shí)間值。定時(shí)器T1工作方式2，自動(dòng)裝載，用于串口通訊，接收數(shù)據(jù)。超聲波傳播中要發(fā)射一串脈沖，實(shí)驗(yàn)表明，810個(gè)脈沖為一串最佳。由此10 X 1/40000=250us，即需要250 us的一個(gè)脈沖，250 us的脈沖是利用延時(shí)程序得到，延時(shí)脈沖控制振蕩電路，振蕩電路振蕩10個(gè)250us (40kHz)的脈沖串經(jīng)過驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)超聲波器。工作過程如下。 (1)將相關(guān)位定位，設(shè)置相關(guān)寄存器，如:V HIGH 78HV LOW EQU 79H......O CTR BIT ...... (2)置T0,T1定時(shí)器的相關(guān)特殊寄存器TMOD=0x20,SCON=0x5,PCON=0x50, THO=0,TLO=0,TH1= OxF3，TL1=OxF3。 (3)特殊位F0,ETO(禁止T1中斷)、TI/RI(清除串口通訊標(biāo)志)、EXO(清外部中斷0的標(biāo)志位)、IEO(清除誤中斷)。 (4)置ETO(開TO中斷)、TR 1(開串口通訊)、ITO(外部中斷0下降沿觸發(fā))、EA(開總中斷)。 2 、MAX5045初始化 , X5045是檢測(cè)電壓變化，檢測(cè)總線變化，能很好的檢測(cè)單片機(jī)的程序是否正常的運(yùn)行。其軟件工作過程如下: (1)設(shè)置寫使能寄存器。 (2)寫狀態(tài)寄存器。(3)復(fù)位寫使能寄存器。 (4)寫一個(gè)字節(jié)。(5)實(shí)時(shí)喂狗(間隔拉低抬高總線CS)。中斷計(jì)時(shí)模塊中斷模塊是在中斷后根據(jù)需要，對(duì)特殊寄存器及數(shù)據(jù)進(jìn)行的相關(guān)處理。（1）初值THOTLO分別是0，直到1NT0中斷，讀出時(shí)間值，最長(zhǎng)時(shí)間是65536 us，直到中斷INTO發(fā)生中斷停止。 （2) T1是用于波特率發(fā)生器，禁止中斷。本系統(tǒng)是采用12M晶振，即機(jī)器周期是lus，波特率設(shè)定為2400bit/s. (3) INTO中斷 在啟動(dòng)發(fā)射脈沖的同時(shí)，AT89S52的內(nèi)部計(jì)數(shù)器TO開始計(jì)數(shù)。TO的作用就是測(cè)量從超聲波發(fā)射至接收到回波的時(shí)間，外部中斷的中斷源INTO接收超聲波接收電路的輸出比較器的下降沿中斷，進(jìn)入外部中斷處理子程序。 外部中斷0處理子程序的主要工作過程是: ①關(guān)總中斷EA。 ②清標(biāo)志位TRO。 ③讀出THOTLO的時(shí)間值。 延時(shí)模塊延時(shí)模塊1(延時(shí)2s): 延時(shí)目的:在單片機(jī)上電瞬間，發(fā)射控制位是高電平，因此可能會(huì)瞬間使振蕩電路工作，使有超聲波發(fā)射接收，超聲波接受器接收產(chǎn)生誤中斷，為此在程序開始時(shí)清除發(fā)射控制位，關(guān)斷中斷，需要延長(zhǎng)足夠的時(shí)間(2s)，使超聲波回波漸漸消失才可以開發(fā)射控制位開始發(fā)射接收測(cè)距，在此期間，各特殊寄存器還在復(fù)位狀態(tài)，即中斷禁止。 延時(shí)模塊2(延時(shí)250us): 延時(shí)目的:依據(jù)原理，需要一個(gè)250us (4kHz)的脈沖控制發(fā)射，而這脈沖即可以用延時(shí)模塊得到。 數(shù)據(jù)處理模塊 (1)計(jì)算距離值 數(shù)據(jù)處理主要是將時(shí)間乘以速度，得出距離。然后將十六進(jìn)制數(shù)據(jù)十進(jìn)制化，送顯示。從T1讀出的時(shí)間是雙字節(jié)，速度是V是浮點(diǎn)數(shù)，在單片機(jī)里浮點(diǎn)運(yùn)算難，為此需要對(duì)速度的浮點(diǎn)值進(jìn)行處理，處理成雙字節(jié)，便于計(jì)算。本文處理方式:時(shí)間: //轉(zhuǎn)換后的速度擬存放在R4R5，小數(shù)位忽略，R4RSR6R7擬放距離值//距離： 其中。某溫度下變換前速度先計(jì)算得知，如:0℃時(shí)V變化前=,V變化后=10866，十六進(jìn)制表示為2A72。在t℃時(shí)，R4 R5=2A72+tx0x20。 (2)十六進(jìn)制R4R5距離值轉(zhuǎn)化為4位十進(jìn)制并將數(shù)據(jù)分別放在顯示寄存器中，分別為千、百、十、個(gè)位，即精確到mm 。 顯示模塊本課題中用LED與單片機(jī)共同構(gòu)成顯示模塊。第四章 結(jié)論及展望 各位同學(xué)，下面的內(nèi)容自己寫吧，謝謝！參考文獻(xiàn)[1]、邱平，略論我國(guó)非金屬超聲波檢測(cè)儀器的發(fā)展?fàn)顩r，工程質(zhì)量，1998(1).3435 [2]、上海人民出版社，1977[3]、田燕，超聲波的物理特性及應(yīng)用，現(xiàn)代物理知識(shí)，1996 (11), 2426[4]、查濟(jì)旋、范國(guó)良，超聲波及其在工業(yè)上的應(yīng)用，科學(xué)出版社，2004[5]、余瑞芬，傳感器原理，航空工業(yè)出版社，1995[6]、彭軍，傳感器與檢測(cè)技術(shù)，西安電子科技大學(xué)出版社，2003111[7]、丁鎮(zhèn)生，傳感器及傳感器技術(shù)應(yīng)用，北京:電子工業(yè)出版社，1999[8]、郝蕓，傳感器原理與應(yīng)用，電子工業(yè)出版社，20025[9]、黃繼昌，傳感器工作原理及應(yīng)用實(shí)例，人民郵電出版社，199812[10]、吳旗，傳感器及其應(yīng)用，高等教育出版社，2003[11]、孫傳友，測(cè)控系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)，北京航空航天大學(xué)出版社，2002[12]、盧文科，超聲波式數(shù)字測(cè)距儀的研究，儀器儀表學(xué)報(bào)，2003 (2) ,[13]、南京大學(xué)物理系應(yīng)用電子學(xué)教研室編，電子電路基礎(chǔ)，人民教育出版社，[14]、童詩(shī)白，模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)，北京:高等教育出版社，2004[15]、沈紅衛(wèi)，單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)實(shí)例與分析，北京航空航天人學(xué)出版社，2003[16]、鍛九州，放大電路實(shí)用設(shè)計(jì)手冊(cè)，遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2002[17]、何希才等，傳感器應(yīng)用及其接口電路，科技技術(shù)文獻(xiàn)出版社，2004[18]、徐愛鈞，智能化測(cè)量控制儀表原理與設(shè)計(jì)。北京航空航天人學(xué)出版社，2001[19]、李哲愛，李曉光等編著，現(xiàn)代電子系統(tǒng)小功率直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)，中國(guó)鐵道出版社，1996[20]、劉紅玲，秦敬輝，X5043/X5045及其應(yīng)用，彭城職業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003（2），1822致 謝歷時(shí)三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將完成，而四年的大學(xué)生涯也將圓滿的結(jié)束了。畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)的一個(gè)必要的過程，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，對(duì)大學(xué)四年的學(xué)習(xí)作一個(gè)系統(tǒng)總結(jié)，把大學(xué)的知識(shí)系統(tǒng)的全面的應(yīng)用一下，對(duì)我們畢業(yè)生在走入社會(huì)，走上工作崗位，都是一個(gè)很好的鍛煉。本課題是在孫艷玲老師的悉心指導(dǎo)下完成的，在此，我致以最衷心的感謝！孫老師教學(xué)嚴(yán)禁，平易近人，敢于創(chuàng)新，給我留下了深刻的影響；同時(shí)，我還要感謝其他幾位同學(xué)，他們給我提供了大量的參考資料，也給予了我很多建議。另外，我還要向我們課題組的其他同學(xué)表示感謝，感謝他們給我的友誼和幫助。最后，向所有在大學(xué)四年里幫助過我的老師 同學(xué)表示感謝。35 第