基于單片機的超聲波測距系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)畢業(yè)設計論文-資料下載頁

【導讀】導下，獨立進行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權爭議。個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻。的個人和集體均已在文中以明確方式標明。本聲明的法律后果由本人承擔。超聲波是一種機械波，其振動頻率超過20KHz。人耳無法捕捉到它，超出了人的聽力極限。具有聚束、定向及反射、透射等機械特性。機械特性正是超聲波被利用作為測量距離的重要方法的原因之一。聲波具有簡單快捷，精確度高和耐用都特點是另一大原因。本次設計對單片機、超聲波和超聲波測距原理進行了詳細介紹。用和精度高簡易超聲波測距儀。通過誤差分析進行了溫度補償，并且做。到了可調(diào)節(jié)測量量程，實現(xiàn)報警等功能。

　　

【正文】 22 第四章 系統(tǒng)軟件設計 系統(tǒng)軟件設計 系統(tǒng)程序結(jié)構： （ 1） DS18B20 溫度傳感器接口模塊。該模塊首先要初始化程序，然后再寫入命令最后進行讀取子程序。 （ 2）基于 TC1602 的顯示模塊。該模塊和溫度傳感接口模塊用法相似。 （ 3）溫度補償與距離計算模塊。該模塊需要對超聲波發(fā)送控制程序、接收處理程序、 溫度補償子程序等進行程序編寫。 （ 4）本次設計使用 C 語言編寫程序， C 語言相比匯編有許多的優(yōu)勢；編譯器使用 Keil Version 4 進行程序編譯， Keil功能強大使用方便。 系統(tǒng)軟件的主程序可分為以下幾部分： （ 1）系統(tǒng)初始化。 （ 2）按鍵處理。 （ 3）各個子程序的調(diào)度管理。 本設計主程序的思想如下： （ 1）溫度為兩位顯示，距離為三位顯示，單位為 cm。 （ 2）溫度每隔 900ms 就會進行一次采樣。 900ms 符合 DS18B20 在 12 位精度下轉(zhuǎn)換周期。 所以滿足該速度要求。每隔 60ms 超聲波就會發(fā)送一次。 （ 3）按鍵 S 為測量啟動鍵。 （ 4）系統(tǒng)采用 STC89C51 的內(nèi)時鐘。 （ 5）沒有使用看門狗功能。 （ 6）超聲波發(fā)送一定時間后才開始啟動檢測，避免直達信號造成誤判。所以系統(tǒng)最小測量約為 2cm。 濱州學院本科畢業(yè)設計（論文） 23 如圖 所示描述了各個模塊的關系。 距 離 計 算D S 1 8 B 2 0溫 度 檢 測溫 度 補 償超 聲 波 發(fā) 射超 聲 波 接 收按 鍵 處 理L C D 顯 示 電 路蜂 鳴 器 報 警 圖 系統(tǒng)軟件方框圖 //主函數(shù) void main() { Init_ultrasonic_wave()。 //屏幕初始化 Init1602()。 //溫度初始化 tmpchange()。 t_=tmp()。 濱州學院本科畢業(yè)設計（論文） 24 tmpchange()。 t_=tmp()。 tmpchange()。 t_=tmp()。 } 外部中斷子程序 如圖 所示，中斷服務程序是響應單片機的外部中斷。由系統(tǒng)主程序進行發(fā)射 4OKHz 的脈沖信號。該脈沖信號會在遇到障礙物后發(fā)生反射而產(chǎn)生反射波。反射波被接收檢測電路接收后，將會產(chǎn)生能指揮單片機進行下一步操作的外中斷信號。而在中斷服務程序當中，首先需要 對現(xiàn)場進行必要保護。然后再讀取進入中斷服務程序的計數(shù)。對該計數(shù)數(shù)據(jù)處理后再通過計算得取距離值，同時將得出的距離數(shù)值轉(zhuǎn)換為十進制。最后送到 P2 口顯示輸出。 濱州學院本科畢業(yè)設計（論文） 25 外 部 中 斷 入 口關 外 部 中 斷讀 取 時 間 值計 算 距 離結(jié) 果 輸 出開 外 部 中 斷返 回 圖 外部中斷子程序流程框圖 定時器中斷子程序 定時器中斷子程序流程圖如圖 所示。由于 51 單片機中的定時器是 16 位的，因而會存在一個最大計時時間，通過計算可是是 65536us。當測量的距離很遠的時候，定時器的工作出錯，發(fā)生溢出現(xiàn)象。所以必須對溢出 中斷進行相應的設置才能使得單片機正常工作。同時由于硬件原因，電路測量距離的最大量程為 4 米。當實際測量距離超出最大量程時，接收探頭就檢測不到回波。也就是不能產(chǎn)生外部中斷更會因此而不能關閉定時器。 濱州學院本科畢業(yè)設計（論文） 26 定 時 終 端關 閉 定 時 器定 時 器 初 始 化發(fā) 射 脈 沖 串打 開 定 時 器返 回 圖 定時終端子程序流程 重要功能實現(xiàn) 在軟件設計方面，要達到實驗目的，實現(xiàn)基于單片機的超聲波測距系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)。除了以上程序需要編寫外，還需要對溫度讀取功能、溫度轉(zhuǎn)換聲速和距離計算進行編程實現(xiàn)。 實現(xiàn)溫度讀取功能 //溫度初始化 StartModule()。//啟動超聲波 while(!RX)。 //當 RX 為零時等待 濱州學院本科畢業(yè)設計（論文） 27 TR0=1。 //開啟計數(shù) while(RX)。 //當 RX 為 1 計數(shù)并等待 TR0=0。 //關閉計數(shù) delayms(20)。 //20MS tmpchange()。 //溫度轉(zhuǎn)換 t_=tmp()。 //度溫度 實現(xiàn)溫度轉(zhuǎn)換聲速 //計算不同溫度下的速度 void JS_(uchar WD) { //大于 2030 else if(WD=30amp。amp。WD20amp。amp。flag==0) { L_=(time*)/200。 //算出來是 CM。 } } 其余溫度下的計算方法與上面的程序所寫的一樣，只需更換系數(shù)即可。 實現(xiàn)距離計算 //距離計算 SD 為當時的超聲速度 void Conut(uchar WD) { time=TH0*256+TL0。 TH0=0。 TL0=0。 JS_(WD)。 } 濱州學院本科畢業(yè)設計（論文） 28 實驗測量數(shù)據(jù) 表 實驗測量數(shù)據(jù) 環(huán)境溫度 ℃ 測量值 cm 實測值 cm 誤差 % 21 21 20 22 21 由上表 數(shù)據(jù)可看出，測量精度受溫度和測量距離的遠近的影響。一般來說隨溫度的升高和測量距離的加長而變大。 本章小結(jié) 本章節(jié)就怎樣實現(xiàn)該設計并得出結(jié)果進行了軟件設計方面的分析闡述并簡要地將相關 C 程序加以直觀羅列。 濱州學院本科畢業(yè)設計（論文） 29 結(jié)論 本 設計是以單片機 STC89C51 為核心，加以溫度、和超聲波傳感器、 LCD 液晶顯示屏以及蜂鳴器并利用超聲波的特性設計出的一種簡單易操作的測距系統(tǒng)。超聲波檢測比較簡單易操作，測量精度也足夠日常聲波使用。當然，通過增強擴展之后已能滿足工業(yè)使用要求。隨著科技的不斷高速發(fā)展，超聲波也將滲透應用于更加寬廣的領域。就目前來說，超聲波仍然存在局限性，因此需要對超聲波進行更加有力的研究，使得超聲波能夠為人類世界體更更好的服務。 在設計之前，查閱了大量的資料。雖然這之間碰到過諸多問題，但通過求助老師和同學順利地克服了它們 。在設計的過程中，不但有了知識的增長，更是改進了自身 的一些缺點不足，鍛煉了 自己 的實際動手能力。這對以后的工作生活是很有意義的。 濱州學院本科畢業(yè)設計（論文） 30 參考文獻 [1]郭天祥 .新概念 51 單片機 C 語言教程 [M].電子工業(yè)出版社 ,20xx. [2]鄭鋒，王巧芝等 .51 單片機應用系統(tǒng) [M].中國鐵道出版社 ,20xx. [3]劉向宇，秦龍 .PIC 單片機 C 語言 [M].電子工業(yè)出版社 ,20xx. [4]賈伯年 .傳感器技術 [M].東南大學出版社 ,20xx. [5]李麗霞 .單片機在超聲波測距中的應用 [M].電子技術 ,20xx. [6]豈興明，唐杰等 .51 單片機編程基礎與開發(fā)實例詳解 [M].人民郵電出版社， 20xx. [7]張鵬 ,張有志 .一種新型超生測距系統(tǒng) [J].山東大學學報 ,20xx,33(1). [8]陳大新 ,胡學同 ,周杏鵬 .利用 FPGA 改進超聲波測距模塊設計 [M].傳感器技術 ,20xx,24(2): 57～59. [9]馬忠梅 ,藉順心等 . 單片機的 C 語言應用程序設計（第三版） [M]. 北京航空航天大學出版社 ,20xx. [10]臧春華，鄭步生，劉方，崔曉平 .現(xiàn)代電子技術（數(shù)字部分） [M].北京航空航天大學 出版社 ,20xx,2. [11]恒清，張靖 .加強單片機系統(tǒng)抗干擾能力的方法 [J].通化師范學院學報 ,20xx,10. [12]晗曉，袁慧梅 .單片機系統(tǒng)的印制板設計與抗干擾技術 [J].電子工藝技術 ,20xx,6. [13]華兵 .MCS51 單片機原理應用 [M].武漢華中科技大學出版社 ,20xx,5. [14]田華等 .可編程單總線數(shù)字式溫度傳感器 DS18B2 的原理與應用 [J].電子質(zhì)量， 20xx,7. [15]楊姣秀 .基于單片機的超聲波測距儀的設計 [M].湖南工業(yè)大學出版社 ,20xx. [16]Lee B R eview of the present status of optical fiber sensors [J].Opt Fiber Techn 20xx,9(2):5759. [17]rtori S， ZHANG G X. Geometric Error Measurement and Compensation of Machines[J].Annals of the CIRP,1995:599609. [18]XuL, es and present status of optical current sensor[J].Optoelec Techn amp。 Information,20xx,17(1):3943. 濱州學院本科畢業(yè)設計（論文） 31 謝辭 從開始做論文到論文基本完成，經(jīng)歷了很長一段時間，從開始的一知半解到現(xiàn)在的全面了解算是經(jīng)歷了一個漫長的過程。在這個過程中有無數(shù)人給了我莫大的幫助。 完成本次設計， 首先要感謝的是指導老師 XXX 老師。感謝他在此次畢業(yè)設計過程中給予的悉心指導與各方面的幫助，和所 付出的心血熱情。從論文的開始到結(jié)束，這之間走過的任意一步都灑滿了導師辛勤的汗水和心血，充滿了勤勞 熱情的芳香，導師為我提供了非常專業(yè)的知識。 我為 導師嚴謹治學的態(tài)度、豐富的知識和無私奉獻的精神 所 折服。在尊敬的導師那里，我不但學到了知識，還學到了做人的道理。我將銘記導師對我的教誨，爭取做最好的自己。謝謝老師！ 其次感謝我要感謝與我度過四年大學生活的同學們，你們在大學的四年里給予我許多學習與生活上的幫助。 濱州學院本科畢業(yè)設計（論文） 32 附錄一（實物圖） 濱州學院本科畢業(yè)設計（論文） 33 附錄二（ Proteus仿真圖）