1、超聲波測(cè)距儀單片機(jī)課設(shè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告微機(jī)原理與單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)評(píng)語:考勤10分守紀(jì)10分過程30分設(shè)計(jì)報(bào)告30分辯論2。分總成果（100分）專業(yè):軌道交通信號(hào)與操縱班級(jí):交控1305姓名:賀XX鵬學(xué)號(hào)：201310104指導(dǎo)教師:李建國蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院2015年12超聲波測(cè)距儀設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說明設(shè)計(jì)目得超聲波測(cè)距得原理就是利用超聲波在空氣中得傳播速度為已知,測(cè)量聲波在發(fā)射后遇到障礙物反射回來得時(shí)間,依據(jù)發(fā)射與接收得時(shí)間差計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)到障礙物得實(shí)際距離。超聲波測(cè)距主要應(yīng)用于倒車提示、建筑工地、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)等得HYPERLINKt_blnk距離測(cè)量。超聲波在氣體、液體及固體中以不同速度傳播,定向

2、性好、能量集中、傳輸過程中衰減較小、反射能力較強(qiáng)。超聲波能以肯定速度定向傳播、遇障礙物后形成反射,利用這一特性,通過測(cè)定超聲波往返所用時(shí)間就可計(jì)算出實(shí)際距離,從而實(shí)現(xiàn)無接觸測(cè)量物體距離。超聲波測(cè)距快速、方便,且不受光線等因素影響,廣泛應(yīng)用于水文液位測(cè)量、建筑施工工地得測(cè)量、現(xiàn)場(chǎng)得位置監(jiān)控、HYPERLINKtblank振動(dòng)儀車輛倒車障礙物得檢測(cè)、移動(dòng)機(jī)器入探測(cè)定位等領(lǐng)域。1。2設(shè)計(jì)方法本課題包括數(shù)據(jù)測(cè)距模塊、顯示模塊。測(cè)距模塊包括一個(gè)HC-SR04超聲波測(cè)距模塊與一片T89c51單片機(jī)，該設(shè)計(jì)選用HC-SR04超聲波測(cè)距模塊，通過HC-SR04發(fā)射與接受超聲波,使用T89C51單片機(jī)對(duì)超聲波進(jìn)

3、行計(jì)時(shí)并依據(jù)超聲波在空氣中速度為340米每秒得特性計(jì)算由距離。顯示模塊包括一個(gè)4位共陽極LED數(shù)碼管與T89C51單片機(jī)，由T89c51單片機(jī)操縱數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示距離、1、3設(shè)計(jì)要求接受單片機(jī)為核心部件,選用超聲波模組,實(shí)現(xiàn)對(duì)距離得測(cè)量測(cè)量距離能夠通過顯示輸出（LED,LcD）。2設(shè)計(jì)方案及原理2.1超聲波測(cè)距模塊設(shè)計(jì)HC-SR04超聲波測(cè)距模塊可提供2cm-400cm得非接觸式距離感測(cè)功能，測(cè)距精度可達(dá)高到3mm。模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器與操縱電路、當(dāng)提供一個(gè)10uS以上正脈沖觸發(fā)信號(hào)，該模塊內(nèi)部將發(fā)生8個(gè)40kHz周期電平并檢測(cè)回波。一旦檢測(cè)到有回波信號(hào)則輸出回響信號(hào)。回響信號(hào)得脈沖寬度

4、與所測(cè)得距離成正比、由此通過發(fā)射信號(hào)到收到得回響信號(hào)時(shí)間間隔可以計(jì)算得到距離由以上信息,在設(shè)計(jì)時(shí)選用兩個(gè)定時(shí)器,定時(shí)器1用來定時(shí)800ms,當(dāng)產(chǎn)生中斷時(shí)，啟動(dòng)HCSR04超聲波測(cè)距模塊，即給其TRIG（發(fā)射）口送一個(gè)持續(xù)20ms得正脈沖，定時(shí)器0用來對(duì)超聲波傳遞時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)，即當(dāng)ECHO（回波）口為高電平常啟動(dòng)計(jì)時(shí),當(dāng)ECHO口變?yōu)榈碗娖匠ｊP(guān)閉計(jì)時(shí)、再依據(jù)超聲波在空氣中得傳播速度為340米每秒，通過T89C51計(jì)算由距離，當(dāng)距離超過400cm時(shí)，顯示8888，表示超生工作距離。2。2LED顯示模塊設(shè)計(jì)將算得得距離通過一個(gè)4位LED數(shù)碼管接受動(dòng)態(tài)掃描進(jìn)行顯示。2。3其她功能得設(shè)計(jì) TOC o 1

5、-5 h z 考慮到實(shí)際得需求,本設(shè)計(jì)還應(yīng)增加以下功能:1、增加一個(gè)指示燈、當(dāng)ECH0（回波）口為高電平常，即超聲波信號(hào)在空氣中傳播時(shí),指示燈點(diǎn)亮。當(dāng)數(shù)碼管不能正常點(diǎn)亮?xí)r,若指示燈正常指示,則說明LED顯示模塊發(fā)生故障;若指示燈不能正常點(diǎn)亮,則說明超聲波測(cè)距模塊發(fā)生故障。、增加一個(gè)鎖存按鈕。由于設(shè)計(jì)時(shí)我們?cè)O(shè)計(jì)得為每800ms超聲波測(cè)距模塊啟動(dòng)一次,由于定時(shí)器會(huì)產(chǎn)生誤差,造成測(cè)得距離不斷改變,增加一個(gè)鎖存按鈕,當(dāng)確定顯示結(jié)果穩(wěn)定時(shí),按下按鈕時(shí),關(guān)閉超聲波測(cè)距模塊,可以使結(jié)果清楚顯示。、增加一個(gè)待機(jī)按鈕。當(dāng)按下鎖存按鈕后,再按下待機(jī)按鈕,這時(shí)關(guān)閉LED顯示,若再打開待機(jī)按鈕,這時(shí)LED啟開工作,顯

6、示得數(shù)值為上一次被測(cè)距離、2、4設(shè)計(jì)本錢及定價(jià)本錢：1、HC-SR04超聲波測(cè)距模塊1個(gè)3、3元2、T89C51單片機(jī)1個(gè)2.5元3、四位LED數(shù)碼管1個(gè)1、5元4、晶振1個(gè)0.17元5、電路板1個(gè)0、57元6、其她開關(guān)、電阻及電容總計(jì)0、5元總計(jì):8o54元市場(chǎng)平均價(jià)格:12元估量定價(jià):10元利潤:1、46元硬件設(shè)計(jì)此系統(tǒng)得硬件設(shè)計(jì)主要包括HCSR04超聲波測(cè)距模塊、T89C51單片機(jī)、4位LED顯示模塊，并連入指示燈、待機(jī)開關(guān)與鎖存開關(guān)。仿真時(shí)，將HC-SR04超聲波測(cè)距模塊用一個(gè)555延時(shí)電路來代替即可,其中調(diào)整轉(zhuǎn)變滑動(dòng)變阻器得阻值可以模擬被測(cè)物體距離得改變、試驗(yàn)仿真電路圖如圖1所示。圖

7、1設(shè)計(jì)硬件電路圖軟件設(shè)計(jì)此系統(tǒng)得軟件設(shè)計(jì)主要包括超聲波測(cè)距模塊設(shè)計(jì)、LED顯示模塊設(shè)計(jì)、與其她拓展模塊。接受定時(shí)器1每800ms發(fā)射一個(gè)脈沖信號(hào)啟動(dòng)超聲波測(cè)距模塊，接受定時(shí)器0計(jì)算超聲波傳播時(shí)間,并通過一個(gè)計(jì)算函數(shù)算得距離,然后送LED顯示屏進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描并顯示結(jié)果、4.1程序流程圖主程序流程圖如圖2所示、圖2程序流程圖4、2程序基于AT89C51單片機(jī)得超聲波測(cè)距源程序見附錄一、5系統(tǒng)仿真及調(diào)試結(jié)果基于T89c51單片機(jī)得超聲波測(cè)距仿真結(jié)果見附錄二。基于AT89c51單片機(jī)得超聲波測(cè)距調(diào)試結(jié)果如圖3所示、圖3系統(tǒng)程序調(diào)試結(jié)果6總結(jié)本設(shè)計(jì)通過對(duì)超聲波測(cè)距得討論,與單片機(jī)結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了超聲波測(cè)距得目標(biāo),并增加了數(shù)據(jù)鎖