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1、超声波测距尺超声波测距尺组长：唐鹤洹组员：黄萌 臧禹哲 蓝国雍超声波测距仪PPT课件设计方案：设计方案： 图1.1 基于单片机的超声波测距系统框图STC89C52单片机发射驱动接收驱动超声波发生器超声波接收器LCD1602显示功能按键超声波测距仪PPT课件超声波测距仪PPT课件设计方案：我们做的是基于单片机的超声波测距仪。用单片机控制超声波的发射、接受电路以及进行数据处理，再用LCD数码管进行数据的显示。操作者可以通过几个简单的按键完成测量方式的选择（实时监测、手动测量）。由单片机产生一个信号，经过信号线，把信号引入到与超声波发射器相连的信号引脚上，在由超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射
2、时刻的同时开始计时，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。超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：D=VT/2 超声波测距仪PPT课件其中，D为换能器与障碍物之间的距离，V为波声传播速度，T为超声波发射到返回的时间间距。本次设计包含硬件设计与软件设计两部分，根据设计任务要求，采用STC89C52单片机，配置时钟电路，复位电路构成单片机最小系统，由模拟电路和数字电路构成超声波发射、接收模块。超声波测距仪PPT课件系统发出8个40khz超声波，超声波在空气传播，遇到障碍物返回，超声波
3、接收头将声波转换成微弱的电信号（如图1.2中接收到的信号）经过接收电路放大接收到的微弱信号转换放大成方波（图1.2信号经过接收电路后的波形），发射与接收用去的时间即t=T1-T0。超声波测距仪PPT课件部分芯片介绍部分芯片介绍STC89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的STC89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。
4、STC89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，STC89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。STC89C52芯片的管脚、引线与功能STC89C52芯片图如图2.1：超声波测距仪PPT课件图2.1STC89C52芯片图超声波测距仪PPT课件压电传感器压电传感器压电型超声波传感器的工作原理：它是利用压电效应的原理，压电效应有逆效应和顺效应，超声波传感器是可逆元件，超声波发送器
5、就是利用压电逆效应的原理。所谓压电逆效应如图2-2所示，是在压电元件上施加电压，元件就变形，即称应变。若在图a所示的已极化的压电陶瓷上施加如图b所示极性的电压，外部正电荷与压电陶瓷的极化正电荷相斥，同时，外部负电荷与极化负电荷相斥。由于相斥的作用，压电陶瓷在厚度方向上缩短，在长度方向上伸长。若外部施加的极性变反，如图c所示那样，压电陶瓷在厚度方向上伸长，在长度方向上缩短。超声波测距仪PPT课件图1.2压电逆效应图超声波测距仪PPT课件晶振电路设计晶振电路设计在最小系统中，采用的是最常用的内部时钟方式，一般情况下，单片机选用的是12MHz晶振（在此频率上，T1可以很容易的产生9600的波特率供串
6、口使用）。再由两只瓷片电容构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。事实上对外接电容并没有严格的要求，典型值选用20PF-30PF的电容。本电路中使用2个20PF的电容，晶振选择为12MHZ,该电路的主要作用是为单片机提供工作时钟。超声波测距仪PPT课件LCD1602LCD1602液晶显示器液晶显示器1602采用标准的16脚接口，其中：第1脚：VSS为电源地第2脚：VCC接5V电源正极第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度过高时会 产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度）。第4脚：RS为寄存器选择，高电平1选择数据寄存器、低电
7、平0时选择指令寄存器。第4脚：RS为寄存器选择，高电平1选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。第5脚：RW为读写信号线，高电平(1)时进行读操作，低电平(0)时进行写操作。第6脚：E(或EN)端为使能(enable)端,高电平（1）时读取信息，负跳变时执行指令。第714脚：D0D7为8位双向数据端。第1516脚：空脚或背灯电源。15脚背光正极，16脚背光负极。超声波测距仪PPT课件主程序流程图主程序流程图 软件分为两部分，主程序和中断服务程序，如图3-1（a）（b） (c) 所示。主程序完成初始化工作、各路超声波发射和接收顺序的控制。 定时中断服务子程序完成三方向超声波的轮流发射，外部中断
8、服务子程序主要完成时间值的读取、距离计算、结果的输出等工作。超声波测距仪PPT课件超声波测距仪PPT课件主程序首先是对系统环境初始化，设置定时器T0工作模式为16位定时计数器模式。置位总中断允许位EA并给显示端口P0和P1清0。然后调用超声波发生子程序送出一个超声波脉冲，为了避免超声波从发射器直接传送到接收器引起的直射波触发，需要延时约0.1 ms（这也就是超声波测距仪会有一个最小可测距离的原因）后，才打开外中断0接收返回的超声波信号。由于采用的是12 MHz的晶 振，计数器每计一个数就是1s，当主程序检测到接收成功的标志位后，将计数器T0中的数（即超声波来回所用的时间）按式计算，即可得被测物体与测距仪之间的距离，设计时取20时的声速为344 m/s 测出距离后结果将以十进制BCD码方式送往LED显示约0.5s，然后再发超声波脉冲重复测量过程。为了有利于程序结构化和容易计算出距离，主程序采用C语言编写。超声波测距仪PPT课件超声波测距模块测试超声波测距模块测试为了验证系统的测量精度，在空旷地进行极限测量。HC-SR04超声波测距模块可以进行2cm-400厘米范围的测量，精度在3mm以内。测试结果如图所示：在测量范围之内： 超出量程范围; 图 5-1 测量范围内的LCD显示效果 图 5-2 超出范围的LCD显示效果超声波测距仪PPT课件
