基于AT89C51單片機(jī)超聲波測距儀的設(shè)計.doc

徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)I圖書分類號：密級：畢業(yè)設(shè)計(論文)基于AT89C51單片機(jī)超聲波測距儀的設(shè)計BASEDONAT89C51ULTRASONICRANGEFINDERDESIGN學(xué)生姓名嚴(yán)海波學(xué)院名稱信電工程學(xué)院專業(yè)名稱電子信息工程技術(shù)指導(dǎo)教師高玉芹徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)II摘要超聲波是一種在彈性介質(zhì)中的機(jī)械振蕩，它是由與介質(zhì)相接觸的振蕩源所引起的，其頻率在20000Hz以上。由于它有指向性強(qiáng)、方向性好、傳播能量大、傳播距離較遠(yuǎn)等特點，因此常用于測量物體的距離。本文介紹了基于AT89C51單片機(jī)的超聲波測距儀的軟硬件設(shè)計，整個系統(tǒng)分為單片機(jī)控制模塊、發(fā)射模塊和接收模塊組成。程序采用模塊化設(shè)計，由主程序、預(yù)置子程序、發(fā)射子程序、接收子程序、顯示子程序等模塊組成。超聲探頭接收的信號經(jīng)單片機(jī)綜合分析處理后，實現(xiàn)了超聲波測距儀的各種功能。關(guān)鍵詞超聲波AT89C51測量距離徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)III目錄1緒論.11.1研究背景.11.2研究內(nèi)容.12相關(guān)知識.22.1超聲波發(fā)生器.22.2.單片機(jī)的任務(wù).22.3AT89C51單片機(jī)主要特性和引腳功能.23理論分析與計算.53.1測量與控制方法.53.3超聲波測距誤差分析.64系統(tǒng)硬件電路設(shè)計.84.1單片機(jī)系統(tǒng)及顯示電路.84.1.174LS244的簡介.94.2超聲波發(fā)射電路.94.3超聲波監(jiān)測接收電路.104.4顯示電路原理.115系統(tǒng)軟件設(shè)計.125.1主程序.125.2超聲波發(fā)生子程序和接收子程序.135.3超聲波的接收與處理.136單片機(jī)系統(tǒng)的可靠性.156.1測試單片機(jī)系統(tǒng)的可靠性.156.2單片機(jī)的抗干擾性.157軟硬件調(diào)試.167.1調(diào)試.167.2提高精度的方案及系統(tǒng)設(shè)計.168系統(tǒng)的擴(kuò)展.188.1DS18B20的簡介.188.11DS18B20的主要特性.188.12DS18B20的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu).188.13DS18B20的工作原理.198.14DS18B20有4個主要的數(shù)據(jù)部件.198.2DS18B20與單片機(jī)的連接.208.3DS18B20與51單片機(jī)的連接程序.21結(jié)論.27致謝.28徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)IV參考文獻(xiàn).29附錄.30附錄1電路原理圖.30附錄2程序源代碼.31徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)11緒論1.1研究背景由于社會不斷進(jìn)步發(fā)展，許多傳統(tǒng)的測距方法已經(jīng)無法滿足我們的需求，例如在井深，液位，管道長度等場合。還有在很多要求實時測距的情況下，傳統(tǒng)的測距方法也很難完成測量的任務(wù)。于是，在這種情況下一種新的測距方法誕生了-超聲波測距。超聲波可用于非接觸測量，具有不受光、電磁波以及粉塵等外界因素的干擾的優(yōu)點，是利用計算超聲波在被測物體和超聲波探頭之間的傳輸來測量距離的，對被測目標(biāo)無損害。而且超聲波傳播速度在相當(dāng)大范圍內(nèi)與頻率無關(guān)。超聲波的這些獨特優(yōu)點越來越受到人們的重視。目前對于超聲波精確測距的需求也越來越大，如油庫和水箱液面的精確測量和控制，物體內(nèi)氣孔大小的檢測和機(jī)械內(nèi)部損傷的檢測等。在機(jī)械制造，電子冶金，航海，宇航，石油化工，交通等工業(yè)領(lǐng)域也有廣泛地應(yīng)用。此外，在材料科學(xué)，醫(yī)學(xué)，生物科學(xué)等領(lǐng)域中也占具重要地位。1.2研究內(nèi)容超聲波測距儀主要以單片機(jī)AT89C51為核心，其發(fā)射器是利用壓電晶體的諧振帶動周圍空氣振動來工作的.超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射的同時開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器接收到反射波就立即停止計時。一般情況下，超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，根據(jù)計時器記錄的時間t，就可以計算出發(fā)射點距障礙物的距離s，即s=340t/2。本系統(tǒng)的一個亮點就是利用超聲波測量距離，超聲波具有不受光、電磁波以及粉塵等外界因素的干擾的優(yōu)點，而且超聲波傳播速度在相當(dāng)大范圍內(nèi)與頻率無關(guān)。