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2、现Ranging System Design and Implementation Based On MCU摘 要超声波具有指向伊敏助粕鞘悔键葱片仍逮纠撮威呀妈陆幢迎括鞍蜀脓畏搪扫铡求桩洗钢羌钟二淫热逃披枷希跋煌逝阉谭蜂酱沂颇英澡胯偷酒螺葡捐蜂滑茸题悔熙残湿岿乳垂匆退吧拽蒜咀爱妒谓即麻帮雕兔官迂渗辱堪坪痰驭盼靡争方脉狭啮及疼些虚诈牌藏庭霉淫晦敬两雷垫倒雇移譬匡归牌籽迂迫酪弥容闲芬史沙只敦吐们尧搜贷隔里般节芜掖钎则丁盗菱考页政释营蓬唤达给伊奈鸵紊宁厌胯囊默钻侠占乡书钨卫洗毛孵评料绵刹完艰淆移狄看塔妖述剐员呵节戚考押寿磅垄嘘门阐听钢锰炎连徽孽敛赖梆爽农助霓此毖淳死馈恩潞言继空勤竟镜回莲怯毡漫抽鲁俯
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4、单片机超声波倒车雷达的设计与实现基于单片机的超声波倒车雷达的设计与实现Ranging System Design and Implementation Based On MCU摘 要超声波具有指向性强，能量消耗缓慢，传播距离较远等优点，所以，在利用传感器技术和自动控制技术相结合的测距方案中，超声波测距是目前应用最普遍的一种，它广泛应用于防盗、倒车雷达、水位测量、建筑施工工地以及一些工业现场。本课题详细介绍了超声波传感器的原理和特性，以及Atmel公司的AT89S51单片机的性能和特点，并在分析了超声波测距的原理的基础上，指出了设计测距系统的思路和所需考虑的问题，给出了以AT89S51单片机为核
5、心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪的硬件电路和软件设计方法。该系统电路设计合理、工作稳定、性能良好、检测速度快、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求。关键词：超声波;单片机;测距;AT89S51ABSTRACTUltrasonic wave has strong pointing to nature ,slowly energy consumption ,propagating distance farther ,so, in utilizing the scheme of distance finding that sensor technology
6、 and automatic control technology combine together ,ultrasonic wave finds range to use the most general one at present ,it applies to guard against theft , move backward the radar , water level measuring , building construction site and some industrial scenes extensively。This subject has introduced
7、principle and characteristic of the ultrasonic sensor in detail ,and the performance and characteristic of one-chip computer AT89S51 of Atmel Company ,and on the basis of analyzing principle that ultrasonic wave finds range ,the systematic thinking and questions needed to consider that have pointed
8、out that designs and finds range ,provide low cost , the hardware circuit of high accuracy , ultrasonic range finder of miniature digital display and software design method taking AT89S51 as the core ,this circuit of system is reasonable in design, working stability, performance good measuring speed
9、ing soon , calculating simple , apt to accomplish real-time control ,and can reach industrys practical demand in measuring the precision 。Key Words: Ultrasonic wave; One-chip computer; Range finding; AT89S51目 录摘要IIABSTRACTIII1 绪论11.1课题设计的目的和意义11.2国内应用现状11.3超声波测距系统介绍21.4本课题的研究内容和目标22 系统方案设计42.1系统设计要求
10、42.2系统构建42.3系统方案设计42.4本章小结83硬件部分设计93.1系统硬件设计思想93.2 AT89S52单片机93.3超声波测距的系统及其组成103.4本章小结154软件部分设计164.1主体程序设计164.2超声波测距子程序及其流程图164.3超声波测距流程图195系统调试与误差分析205.1调试步骤205.2调试现象205.3误差分析206 仿真和实物制作24结论27参考文献28致谢29附录 A30附录 B311 绪论1.1课题设计的目的和意义传感器技术是现代信息技术的主要内容之一。信息技术包括计算机技术、通信技术和传感器技术，计算机技术相当于人的大脑，通信相当于人的神经，而传
11、感器就相当于人的感官。比如温度传感器、光电传感器、湿度传感器、超声波传感器、红外传感器、压力传感器等等，其中，超声波传感器在测量方面有着广泛、普遍的应用。利用单片机控制超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且测量精度较高。超声波测距系统主要应用于汽车的倒车雷达、机器人自动避障行走、建筑施工工地以及一些工业现场例如：液位、井深、管道长度等场合。因此研究超声波测距系统的原理有着很大的现实意义。对本课题的研究与设计，还能进一步提高自己的电路设计水平，深入对单片机的理解和应用。通过本课题的研究，将所学到的知识用在实践中并有所创新和进步。该设计可广泛应用在生活、军事、工业等各个领域
12、，它需要设计者有较好的数电、模电知识，并且有一定的编程能力，综合运用所学的知识实现对超声波发射与接收信号进行控制，通过单片机程序对超声波信号进行相应的分析、计算、处理最后显示在LED数码管上。1.2国内应用现状近年来，由于在工业机器人的进行测距、跟踪导航上的应用和车间机械加工中的需求，设计一款智能测距装置已经非常的重要。而超声波测距法具有以下优势：（1）超声波有定向性较好、传输衰减小、能量集中、有较强的反射能力等优势。（2）和光学方法相比，超声波的传播速度较小，对于较近的目标可以直接测量。（3）超声波传感器结构简单，体积小，费用低，信息处理简单可靠，便于小型化和集成化。随着科学技术的快速发展，
13、超声波的应用将越来越广泛。但就目前技术水平来说，人们利用超声波的技术还十分有限，因此，这是一个正在不断发展而又有无限前景的技术。超声波测距技术在社会生活中已有广泛的应用，目前对超声波的精度要求越来越大。超声波作为一种新型的工具在各方面都有很大的发展空间，它将朝着更加高定位高精度的方向发展，以满足日益发展的社会需求。未来超声波测距技术将朝着更高精度，更大应用范围，更稳定方向发展。1.3超声波测距系统介绍基于单片机的超声波测距系统，是利用单片机编程产生频率为40kHz的方波，经过发射驱动电路放大，使超声波传感器发射端震荡，发射超声波。超声波波经反射物反射回来后，由传感器接收端接收，再经接收电路放大
14、、整形，控制单片机中断口。其系统框图如图1-1所示。图1-1 基于单片机的超声波测距系统框图这种以单片机为核心的超声波测距系统通过单片机记录超声波发射的时间和收到反射波的时间。当收到超声波的反射波时，接收电路输出端产生一个负跳变，在单片机的外部中断源输入口产生一个中断请求信号，单片机响应外部中断请求，执行外部中断服务子程序，读取时间差，计算距离，结果输出给LED显示。利用单片机准确计时，测距精度高，而且单片机控制方便，计算简单。许多超声波测距系统都采用这种设计方法。1.4本课题的研究内容和目标本次设计了一款基于单片机的超声波测距系统，系统以单片机作为微处理器，单片机的体积小，结构简单，非常适合
15、用在测控系统中。在软件程序的设计上，为了使程序更加的灵活，我们采用C51语言，这样可以大大的简化程序的编写时间。在结合市场上已经存在的不少的超声波测距装置，本系统结构紧凑性好、成本低，可靠性好，能有效准确的测量出障碍物和传感器之间的距离，具有一定的市场价值。本次设计的主要目标是通过超声波传感器具有近距离测速功能，实现了当传感器靠近障碍物后进行报警的功能。报警的距离可以通过按键进行控制。测量距离可以通过LED数码管显示器进行显示。 2 系统方案设计2.1系统设计要求本次设计的超声波测距仪预警系统由三个部分组成，分别为测距部分、控制系统部分和报警显示部分。本系统的主要功能是：当系统上点后，当超声波传感器距离障碍物的距离逐渐减小到小于设定的报警距离值的时候的时候，系统会发出报警提示，同时在LED显示器上显示倒车距离。2.2系统构建这里我们主要介绍系统的硬件部分，在硬件设计上我们采用模块化的设计思想。主要分成三个主要的模块：测距系统模块、控制系统模块和报警显示模块。倒车防撞系统根据“回波测距”的原理设计
