單片機實訓總結報告.docx

超聲波測距實訓總結報告專業 電子信息工程 班級 信息091 姓名 鄭干恒(15) 何清華(43) 指導教師 鄔志鋒 日期 2012.6. 19 廣東交通職業技術學院交通信息學院摘要超聲波測距技術在當今社會生活中已有很廣泛的應用，本報告在了解超聲波測距原理的基礎上，完成了基于時差測距原理的一種超聲波測距系統的軟硬件設計，其中的控制芯片是STC89C52RC系列單片機。報告著重介紹了STC89C52RC與超聲波測距模塊組成的超聲波測距系統的組成原理以及應用，另外也介紹了LCD顯示等模組的應用。該系統可廣泛應于小距離測距、機器人檢測、車輛倒車雷達以及家居安防系統等應用方案。最后實際使用表明能實現基本測量。【關鍵詞】STC89C52RC 超聲波 距離測量一、設計背景本次設計的是以STC89C52RC單片機為核心的微型化數字顯示超聲波距離測量儀。二、 設計任務要求1、 實現對目標距離非接觸性測量2、 實現測量距離的顯示三、超聲波測距簡介超聲波測距原理超聲波具有方向性好，在介質中傳播能量消耗緩慢，且其速度遠小于光速等特點，因而超聲波可用于距離測定。超聲波測距的基本思想是，通過測量從超聲波發射到接受到反射回波的時間間隔來計算距離。四、系統工作原理框圖單片機控制超聲波發送發送障礙物液晶顯示超聲波接收圖1 超聲波測距系統原理框圖五、超聲波測距的實現方法 總體介紹 規格10cm*10cm 實圖 功能簡介增加5cm報警距離發射信號超聲波發射超聲波接收復位鍵減少5cm報警距離液晶顯示蜂鳴器下載端口電源開關停止信號發射 圖2 實物圖展示5.1硬件實現方法硬件電路主要分為單片機系統、顯示及發聲電路、矩陣鍵盤電路、超聲波發射電路和超聲波接收電路五部分。5.1.1超聲波發射電路超聲波發射電路原理圖如圖3所示，發射電路主要由反向器(74LS04)和超聲波換能器構成。單片機P31口輸出的40KHZ方波信號經一級反向器后送到超聲波換能器的另一個電極，用這種推挽形式將方波信號加到超聲波換能器兩端以提高超聲波的發射強度。輸出端采用兩個反向器并聯，用以提高驅動能力。上拉電阻R9和R10一方面可以提高反向器74LS04輸出高電平的驅動能力，另一方面可以增加超聲波換能器的阻尼效果，縮短其自由振蕩的時間。 圖3 超聲波發射電路5.1.2超聲波接收電路超聲波接收電路原理圖如圖4所示。集成電路CX20106A是一款紅外線檢波接收的專用芯片，考慮到紅外遙控常用的載波頻率38KHZ與測距的超聲波頻率40KHZ較為接近，可以利用它制作超聲波接收電路。 圖4 超聲波接收電路5.1.3單片機系統測距系統以單片機STC89C52RC為核心，采用24MHZ晶振，以獲得較穩定的時鐘頻率，減小測量誤差。單片機用P31端口輸出超聲波換能器所需的40KHZ方波信號，利用外中斷0監測超聲波接收電路的返回信號。單片機系統電路如圖5所示。 圖5 單片機最小系統5.1.4顯示、發聲電路 顯示電路采用LCD1602液晶。發聲電路采用蜂鳴器HXD。如圖6 所示。 圖6顯示、發聲電路錯誤未找到目錄項。由于本系統所需要用到的按鍵比較少，所以采用獨立式鍵盤電路圖7矩陣鍵盤電路5.2軟件實現方法5.2.1 測距算法超聲波測距電路的程序設計主要由主程序、超聲波發生子程序、超聲波接收中斷程序及顯示子程序組成。測量過程超聲波發生器發射出一系列超聲波后，碰到反射物返回，然后接收器接收到發射波后送往CX20106A進行檢波，產生外部中斷，單片機通過計算前后時間差即可算出距離。假設環境溫度為25C，此時聲速為V346m/s，由此可以推出距離SS v*t /2 tTH0*256TL0/ fosc/12既得，SV*TH0*256TL0/ fosc/12/2說明THO，TLO為產生外部中斷時的當前值, fosc為我們采用的晶振頻率(24MHZ),通過上式可以求出距離S(m)。5.22 主程序流程圖開 始系統初始化發送超聲波脈沖接收反射信號觸發中斷計算距離顯示結果 圖5 主程序流程圖說明T0用于計算超聲波的傳播時間，工作在方式1，16位計數器，約32.5ms溢出一次，T1用于發射超聲波，工作在方式2,8位重裝載計數器，初值為0 xe7，即每12.5us取反一次，產生40KHZ方波。T1以查詢方式發射超聲波，當定時器T0中斷產生時，在中斷處理程序中讀取T1當前的計數值，因為晶振頻率為24mhz，所以每計數一次用時0.5us，所以可以得到從超聲波發送到反射回來的時間，進而可以通過計算得到距離。六、 系統測試與誤差分析實際cm123410406080100110120130測量cm33441040608099110120129誤差cm211000001001經過測試得該系統的測距誤差大約為1cm，測量盲區為0-4cm，最大有效范圍250cm七、 參考文獻單片機C語言應用100例 王東峰 王會良 懂冠強 編著 電子工業出版社單片機實訓指導書 鄔志鋒 香永輝 編著 廣東交通職業技術學院Altium Designer 快速入門 余向民 主編 北京航空航天大學出版社實訓心得這次親手做出超聲波測距器，再用自己做的超聲波測距行距離的測量，不僅能判斷數據的正誤，而且對其測距的原理非常的清楚，掌握了怎樣把距離變為信號再表示出來的轉換思想。在做超聲波測距器的過程中，我們小組成員分工明確，各有所職，從剛開始找資料，分析資料講的超聲波測距原理，到大家確定方案，再到準備材料單，畫出電路圖，做出電路板，到焊接電路，和最后的調試電路，使其能夠顯示出數據，和盡可能的準確測出數據。在這個過程中，大家也碰到了些小麻煩，比如說，第一次制作好電路板的時候，我們的系統根本無法工作，無法下載程序，經過我們的細心查找，終于發現了一個重大的錯誤我們的原理圖上，原本應該接地的一個端口被接上了電源，導致晶振無法起振；并且在實際焊接電路板時有一個排阻也接反了。發現了這些錯誤后我們毅然決定重新再做一塊電路板。第二塊電路板做出來后，我們的板子已經能下載程序了。但是我們在接下來編寫程序的工作中又遇到了一個難題我們把在軟件上調試好的程序下載到單片機系統中，但是卻沒能實現測距的功能，在多次反復檢查硬件后，我們一致認為是超聲波模塊出現了故障，最后我們又到電協用示波器測試超聲波的發射端，示波器顯示我們的超聲波發射電路工作正常，于是我們才確定了是超聲波的接收電路出現故障。最后通過各種嘗試及對發射電路的排查，我們終于找到超聲波接收電路的故障所在，就是有一個電阻的阻值太大，我們換了阻值小的電阻后，終于實現了系統的測距功能，測距顯示成功之后，還有一個問題就是測距不是那么準確，我們又對程序進行了多次改進，使我們的超聲波測距系統測出的距離精確度大大提高了。通過這次制作超聲波測距，我們收獲的，不僅僅是那些有關超聲波、電子制作等的知識，更重要的是讓我們明白到很多時候，大膽的猜測和勇敢地嘗試，往往會得到意想不到的收獲，心動不如行動，親自動手付出的一份一份勞動，才能累積足夠的高度去成為去抓住夢想的階梯。

總結

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