超声波测距系统设计.docx

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1、超声波测距系统设计摘 要：超声波传感器，具有利用方便、指向性强、靠得住性高、不受气候条件阻碍、能量消耗缓慢且在介质中传播的距离较远等特点。本设计确实是基于AT89C52单片机的超声波测距系统。由处置器、超声波发射、超声波接收、显示、报警等模块组成。利用其检测迅速、计算简单、同时易于做到实时操纵，并在测量精度方面也能达到有效要求的优势，来实现汽车倒车距离的信息的实时显示，以此给驾驶员提供平安警示，幸免事故的发生，达到平安驾驶。关键词：超声波传感器，特点，AT89C52，实时操纵，平安警示Abstract: ultrasonic sensors, use convenient, direction

2、al, high reliability, climate condition the influence, the energy consumption in the slow and medium characteristics such as the distance. This design is based on the AT89C52 single chip on ultrasonic ranging system. By the processor, ultrasound, ultrasonic receiving, display, alarm module. Using th

3、e test rapidly, simple calculation, and easy to do, and real-time control in the measurement precision can reach the practical aspects of advantage, to realize the requirement of information of automobile reverse distance to give drivers for real-time display, provide safety warning, avoid accidents

4、, safe driving.Keywords: Ultrasonic sensors, characteristics， real-time control, AT89C52，safety warning目录1 前言12 整体方案设计3 方案论证3方案选择43单元模块设计5处置器模块5超声波发射模块6超声波接收模块6 LED信息显示模块7报警模块84 软件设计941主程序流程图9距离计算子程序流程图10距离比较子程序流程图105系统功能116总结和体会127参考文献13附录：14原理图14 软件代码141 前言在国际金融危机的背景下，尤其在竞争异样猛烈的汽车工业领域，提高我国汽车电子产品的技

5、术和降低产品的价钱，对降低整车本钱显得十分重要，各厂家为提高自己的产品在市场上的核心竞争力，纷纷在汽车的平安性、舒适性、多功能性的提高上下功夫。统计说明，70%90%的交通事故是由于驾驶员操作失误造成的。在美国、日本等国家，消费者选购汽车的着眼点已把驾驶汽车的平安程度放在第一名。若是抛开驾驶的熟练程度和驾驶体会外，最有效的降低事故的方式确实是让车具有碰撞报警或主动避撞功能。这必然引发一股势不可挡的趋势，既是汽车防护系统的集成化。采纳系统性能靠得住、本钱较低、软件设计灵活简单、硬件接口功能丰硕、扩展性好、通用性强的AT89C52单片机开发了键盘、液晶显示器、多路震动的搜集等，将汽车倒车平安距离提

6、示、汽车无线遥控防盗报警、汽车电源锁加密、汽车行车监视后方车辆距离等诸多汽车防护系统结合在一路，对驾驶环境实施全面监控，集中比较、分析多方面的数据，如此集成的主、被动系统能实现更强的平安性能，最大程度地爱惜车辆、乘员乃至行人的平安，其价值远远超过了各自独立、互不相干的防护系统。雷达技术第一应用于军用，随着全世界对道路交通平安、汽车平安技术的不断重视，雷达技术开始转为民用，要紧用于交通的管制、雷达测速和汽车主动平安技术方面。国外对车用雷达的研究开始比较早，在以德国、美国、日本、法国等为代表的要紧西方发达国家内展开。随着汽车电子技术、嵌入式技术和信号处置技术的进展，推动了车用雷达的研制与应用，世界

7、各国掀起了研发车载雷达的热潮。最近几年来，超声波在多个领域已取得普遍的应用，广为传播，引发了工业界的普遍关注。那个地址介绍一种汽车倒车时防止碰撞的超声波测距电路系统。车辆倒车时,由于驾驶员的后视存在死区,尤其关于大型车辆,给其驾驶带来不便,容易造成事故。人们曾采纳改良后视镜等方式来提驾驶员的后视角。基于雷达脉冲测距的原理,采纳在车辆尾部安装微型超声波收/ 发器的方式,利用超声波脉冲的发射、反射和接收进行时差测距,将车辆后部的障碍物(如墙壁、车辆、树木、行人等) 的距离实时反馈给驾驶员,并提供声、光告警信号。本次设计要紧利用基于AT89C52单片机的超声波测距系统。超声波传感器，具有利用方便、指

8、向性强、靠得住性高、不受气候条件阻碍、能量消耗缓慢且在介质中传播的距离较远等特点。依照超声波雷达测距远离，研制一款基于超声波脉冲测距的倒车雷达系统。检测迅速、计算简单、易于做到实时操纵等特点，并在测量精度方面也能达到有效要求，来实现汽车倒车平安距离提示，幸免事故的发生，做到平安驾驶。使能在汽车缓慢行驶时，识别出汽车尾部障碍物，并能测出障碍物与汽车体之间的距离，在汽车发生碰撞时前，对驾驶员发出语音报警提示和LED数码管的距离显示。在系统设计进程中，采纳模块化设计，使得硬件系统、程序的保护和升级都变得简单易行。2 整体方案设计本次设计是一种基于AT89C52单片机的超声波测距系统，系统通过测量输出

9、脉冲宽度(即发射与接收超声波的时刻距离)来测量障碍物与汽车之间的距离，通过单片机的处置，从而为驾驶员提供距离信息，幸免车辆的彼此摩擦、碰撞。 方案论证设计中预设了两个方案，具体的方案见方案一和方案二。方案一：如下图汽车在启动状态下，该系统初始化（内部程序将、均置低电平）。一旦检测到驾驶员有倒车的动作，操纵输入端给以系统启动信号，即变成高电平，那么也置为高电平，开始发射超声波，同时内部按时器开始计时。单片机系统软件部份设置的“平安距离值”，并保留在相应的地址空间中。单片机进入主程序后，开始以查询的方式检测输入引脚，一旦检测到由低电平跳至高电平，那么进入相应的中断程序进行计算处置（即发射与接收超声

10、波的时刻距离t，被测距离即为 S=12vt），并将距离信息通过数码管显示。然后循环执行。当检测到距离值小于平安值时，单片机将操纵报警系统响起，以提示驾驶员。当汽车停止运动或前进时，引脚产生高电平，那么系统从头初始化。图 汽车倒车平安报警系统方案一框图方案二：本方案仍以微型单片机、超声波传感器为要紧操纵部件。与方案一的区别在于距离计算方面：取输出脉冲的平均值电压，该电压 (其幅值大体固定 )与距离成正比，测量电压即可测得距离。通过改变运算机内部程序算法，即可实现。方案选择方案一与方案二有很多相似的地方，两个设计都运用到了单片机，用到了同一类型的传感器，运用了LED显示管。但综合分析：方案一，软件

11、的编写方面比较容易明白得、实现。而方案二的软件部份与方案一比较，就略显麻烦，而且对外围还需要一些辅助电路，程序编写复杂，不易明白得也无益于升级。综合分析以后，本设计采纳方案一。3单元模块设计 处置器模块3.1.1 AT89C52操纵部份汽车启动后，整个测量系统上电，然后单片机初始化。循环检测、两个管脚，一旦检测到有倒车信号，那么系统开始进行系列处置，超声波发射、超声波回波检测、距离计算、显示、报警等。终止信号有效时，那么系统从头初始化，从头检测、，重复以上执行进程。图 AT89C52操纵部份 AT89C52功能特性概述AT89C52是美国ATMEL 公司生产的低电压，高性能CMOS 8位单片机

12、，片内含8kbytes 的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM ）和256 bytes 的随机取数据存储器（RAM )，器件采纳ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标准MCS 一51 指令系统及8052产品引脚兼容，片内置通用8 位中央处置器（CPU）和Flash 存储单元，功能壮大AT89C52单片机适应于许多高性价比的应用处合。AT89C52 提供以下标准功能：8k 字节Flash闪速存储器，256字节内部RAM ，32个I / O 口线，3个16 位按时计数器，一个6 向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。超声波发射模块 超声波是指频率高于20KH

13、z的机械波。内部结构为两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。当给予高电平常，那么电路向探测方向发射出超声波。图超声波发射电路原理图超声波接收模块如下图，利用CX20206A集成电路对接收探头受到的信号进行放大、滤波。其总放大增益80db。以下是CX20206A的引脚注释。 1脚：超声信号输入端，该脚的输入阻抗约为40k。 2脚：该脚与地之间连接RC串联网络，它们是负反馈串联网络的一个组成部份，改变它们的数值能改变前置放大器的增益和频率特性。增大电阻R1或减小C1,将使负反馈量增大，放大倍数下降，

14、反之那么放大倍数增大。3脚：该脚与地之间连接检波电容，电容量大为平均值检波，刹时相应灵敏度低；假设容量小，那么为峰值检波，刹时相应灵敏度高，但检波输出的脉冲宽度变更大，易造成误动作，推荐参数为f。5脚：该脚与电源间接入一个电阻，用以设置带通滤波器的中心频率f0，阻值越大，中心频率越低。例如，取R=200k时，f042kHz，假设取R=220k，那么中心频率f038kHz。6脚： 该脚与地之间接一个积分电容，标准值为330pF，若是该电容取得太大，会使探测距离变短。7脚：遥控命令输出端，它是集电极开路输出方式，因此该引脚必需接上一个上拉电阻到电源端，推荐阻值为22k，没有同意信号是该端输出为高电

15、平，有信号时那么产生下降。图超声波接收电路原理图 LED信息显示模块本设计对测量的距离数据的实时显示，选用2位共阳极数码管作为显示模块。数码管的A、B、C、D、E、F、G和DP段码操纵别离与单片机的相连。而两位数码管的位选端，则与单片机的、两管脚相连通，咱们能够通进程序操纵、的输出进而操纵两位LED 交替选通，从而达到选位，输出计算结果的目的。本次课程设计中的四位数码管与单片机的连接电路如图：图 LED信息显示模块报警模块这次课程设计中为了达到报警的目的。主要思想是：当距离信息小于“距离平安值”时，那么有主程序跳至报警效劳中断程序，在管脚进行高低电平的循环取反跳变，驱动如下报警电路，以产生报警

16、信息，提示驾驶员，加以注意，避免事故的发生。图报警模块4 软件设计软件设计要紧分为初始化程序、存储单元和中断设置初始化，主程序（内嵌报警程序）、外部中断子程序、距离比较子程序、显示程序。先对要用到的存储单元、I/O口、寄放器进行相应的设置，然后主程序对个端口、等管脚进行循环检测，当检测到有效信号时，依照相应的编写程序，进行中断处置。41主程序流程图图主程序流程图距离计算子程序流程图距离计算子程序流程图距离比较子程序流程图距离比较子程序流程图5系统功能本次设计要紧在系统软件调试方面。困难要紧出此刻软件的编写。尽管没有错误，可是进行仿真时，不能达到预期的成效。通过量次调试，程序也修悔改好几回，仍然

17、走不通。而问题也要紧集中在扫描显示这一模块。最后通过与同题目的其他的同窗交流，结合设计思想，和对以前的一个单片机编程作业的代码，进行了修改、调试，也终于达到了方案的整体要求。对软件方面慢慢进行分析以后，从头进行系统的软件上的仿真。本次设计题目为基于单片机的超声波的距离测量系统。在这次设计中咱们要紧用到了AT89C52单片机和超声波传感器。单片机在现在的小系统设计中应用普遍，本钱低，而且也较容易把握。同时设计采纳超声波传感器，在知足设计要求的前提下，本钱也较低，这也就意味着其能够大范围的推行。抗干扰能力也较强，安装方面比较简单。采纳模块化设计，便于维修，延长整体系统的利用寿命。因为只是在理论上的

18、设计，因此在通过软件上的局部仿真，各项技术参数大体符合设计任务的要求，只是一些细节方面还需进一步整理，完善。可是，在以后的具体应用中，仍是要对显现的具体问题加以分析，在对其不足加以改良。总而言之，任何一种设计，理论上先期分析是必要的。但更重要的是，仍是要依照设计功效在实际利用进程中，暴露出来的不足，加以改良完善，使其更好的效劳于人民生活。6总结和体会 通过近乎一个礼拜的的查资料和学习，完成了本次课程设计。这次课程设计与以往的设计相较较，明显对知识的综合能力要求高了。第一，是精神上的。开始感觉题目还挺简单的，可是，真正要付诸实施时，才感受到“书到历时方恨少”这句话的真理之所在。感到自己平常感觉仍

19、是学到些东西的，那个时候怎么仿佛一点都用不到。后来慢慢才发觉，自己理论联系实际的能力仍是太差，而且理论的基础也不牢固。再次，通过这次课程设计，自己进一步熟悉和把握了ISIS仿真软件PROTEL软件,体会到ISIS、PROTEL等功能壮大的设计软件，在现代电子系统设计中发挥的壮大的作用。而且，通过这次设计，更深切地感觉到对知识温故的重要性。很多东西，不管当初学的多好，若是长时刻不去理会，也会慢慢变得的“一无所知”。整体，通过这次设计，更多的是发觉自己的不足，需要在以后的人一辈子路上进一步提高自己对知识的综合应用能力，如此才能在以后的工作中做出成绩。7参考文献1 何立民单片机高级教程(第2版)M北

20、京：北京航空航天大学出版社，20072 单片机原理及接口技术M北京：电子工业出版社.20203 单片微型运算机原理应用及接口技术(第2版)M北京：国防工业出版社，20084 求是科技编著单片机典型模块设计实例导航M 北京：人民邮电出版社，20045 沈红卫单片机应用系统设计实例与分析M 北京：北京航空航天大学出版社，20036 刘刚、秦永左. 单片机原理及应用M. 北京：北京大学出版社，20061.7 胡汉才. 单片机原理及其接口技术M. 北京：清华大学出版社，2004.8 蔡美琴、张为民.MCS-51 系列单片机系统及其应用（第二版）M. 北京：高等教育出版社，2004.9 刘迎春、叶湘滨.

21、现代新型传感器原理与应用M. 北京：国防工业出版社，1998.附录：1.1 原理图 软件代码#include #define k1 P3_4#define csbout P0_1 /超声波发送#define csbint P3_2 /超声波接收#define csbc=convert10=0x3F,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;/09段码unsigned int s,t,i, xx,j,sj1,sj2,mqs,sx1;bit cl; void csbcj();void delay(j); /延时函数void scanLED(); /显

22、示函数void timeToBuffer(); /显示转换函数void offmsd();void main() /主函数EA=1; /开中断 TMOD=0x11;/设按时器0为计数，设按时器1按时 ET0=1; /按时器0中断许诺 ET1=1; /定时器1中断允许 TH0=0x00; TL0=0x00; TH1=0x9E; TL1=0x57; csbds=0; csbint=1; csbout=1; cl=0; pto=0xff; jpjs=0; sj1=45; sj2=200; k4cl(); TR1=1; while(1) if(jpjssj2)buffer1=0x76; buffer0

23、=0x76; else if(ssj1) buffer2=0x40; buffer1=0x40; buffer0=0x40; else timeToBuffer(); else timeToBuffer(); /将值转换成LED段码 offmsd(); scanLED(); /显示函数 if(ssj2) bg=0; bg=1; void scanLED() /显示功能模块 digit=0x04; for( i=0; i=1; /循环右移1位 void timeToBuffer() /转换段码功能模块 xm0=s/100; xm1=(s-100*xm0)/10; buffer1=convertx

24、m1; buffer0=convertxm0;void timer1int (void) interrupt 3 using 2 TH1=0x9E; TL1=0x57; csbds+; if(csbds=40) csbds=0; cl=1; void csbcj()if(cl=1) TR1=0; TH0=0x00; TL0=0x00; i=10; while(i-) csbout=!csbout; TR0=1; i=mqs; /盲区 while(i-) i=0; while(csbint) i+; if(i=2450) /上限值 csbint=0; TR0=0; TH1=0x9E; TL1=0x57; t=TH0; t=t*256+TL0; s=t*csbc/2; TR1=1; cl=0; void k1cl()sj1=sj1+5;if(sj1100)sj1=30;s=sj1;void k2cl()sj2=sj2+5;if(sj2500)sj2=40;s=sj2;void k4cl()sx1=sj1-1;sx1=sx1/csbc;mqs=sx1/;void offmsd() if (buffer0 = 0x3f) buffer0 = 0x00;