超聲波測距儀的設計論文

..本科畢業(yè)論文〔設計〕論文題目超聲波測距儀的設計二〇一一年六月目錄1、畢業(yè)論文正文2、**學院本科畢業(yè)論文〔設計〕任務書3、**學院本科畢業(yè)論文〔設計〕開題報告4、**學院本科畢業(yè)論文〔設計〕中期檢查表5、**學院本科畢業(yè)論文〔設計〕指導教師意見表6、**學院本科畢業(yè)論文〔設計〕評閱教師意見表7、**學院本科畢業(yè)論文〔設計〕辯論記錄表超聲波測距儀的設計摘要：本設計采用以AT89C52單片機為核心的低本錢、高精度、微型化數字顯示超聲波測距儀的硬件電路和軟件設計方法。整個電路采用模塊化設計，由主程序、預置子程序、發(fā)射子程序、接收子程序、顯示子程序等模塊組成。各探頭的信號經單片機綜合分析處理，實現超聲波測距儀的各種功能。在此根底上設計了系統(tǒng)的總體方案，最后通過硬件和軟件實現了各個功能模塊。相關局部附有硬件電路圖、程序流程圖。經實驗證明，這套系統(tǒng)軟硬件設計合理、抗干擾能力強、實時性良好，經過系統(tǒng)擴展和升級，可以有效地解決汽車倒車、建筑施工工地以及一些工業(yè)現場的位置監(jiān)控。Abstract：ThisdesignusestheultrasonicrangefinderAT89C52microcontrollerasthecoreofhardwareandsoftwaredesignmethods.Modulardesignofthewholecircuitfromthemainprogram,presubroutinefiredsubroutinereceivesubroutine.displaysubroutinemodulesform.SCMprehensiveanalysisoftheprobesignalprocessing,andtheultrasonicrangefinderfunction.Onthebasisoftheoveralltherearesystemdesign,hardwareandsoftwarebytheendofeachmodule.Theresearchhasledtothediscoverythatthesoftwareandhardwaredesigningisjustified,theanti-disturbancepetenceispowerfulandthereal-timecapabilityissatisfactoryandbyextensionandupgrade,thissystemcanresolvetheproblemofthecaravailably,buildingconstructionthepositionoftheworkplaceandsomeindustriesspotsupervision.關鍵字：單片機超聲波測距儀目錄1緒論........................................................11.1選題背景及研究意義.....................................11.2研究步驟、方法..........................................22設計方案.....................................................42.1設計的目的和要求........................................42.2系統(tǒng)的工作原理..........................................53系統(tǒng)硬件電路的設計..........................................73.1單片機簡介.............................................73.1.1單片機的開展與應用.................................73.1.2AT89C52單片機的概述..............................83.2超聲波傳感器...........................................123.3超聲波接收電路.........................................133.4超聲波接收電路........................................143.5LED碼管..............................................154設計原理及工作說明...........................................174.1計原理圖及分析........................................174.2設計說明...............................................18完畢語........................................................19參考文獻.......................................................20附錄一超聲波測距儀電路圖.....................................21附錄二超聲波測距儀匯編程序...................................24..1緒論隨著科學技術越來越廣泛地使用,科技成果的迅速開展，給人民的日常生活，給我們的生活方便了許多。超聲波測距儀，就是本著這個宗旨，利用超聲波功能為我們效勞。1.1選題背景及研究意義人們可以聽到聲音的振動產生的原因是對象，在為20Hz-20kHz的，超過20KHZ的圍稱為超聲，低于20Hz的叫次聲的頻率。超聲波頻率用于千赫，幾十兆赫不等。由于超聲波指向性，往往用于距離測量。利用超聲波檢測往往更快速，方便，計算簡單，易于做到實時控制和測量精度可以到達工業(yè)的實際要求標準了，因此在移動機器人，汽車平安，海洋測繪等得到廣泛應用圍。這種設計提供了一系列數字顯示裝置，該裝置使用單獨的發(fā)送和接收超聲波傳感器和單片機。超聲波傳感器在發(fā)射和接收操作，利用空氣中的速度和聲波脈沖發(fā)射到接收反射脈沖來計算的距離之間的距離障礙超聲波的時間間隔。這種設計使在前面的障礙距離測量，被測物體距離的增加和減少，數碼管顯示不同的值。用超聲波檢測距離，設計更加方便，計算也比擬簡單，在測量精度方面能到達我們的日常需要。超聲波用于倒車，建筑工地以及一些工業(yè)現場監(jiān)控位置測距儀也可以使用，例如的水平，深度，管長度測量的場合。這種設計是要求非接觸式測距，本人設計了一個工程的設計。該設計可廣泛用于生活、軍事等各個領域，該設計需要設計者有較好的數電、模電知識，并且具有一定的編程能力，綜合運用以上知識實現對超聲波發(fā)射與接收信號進展控制，計算，處理最后在LED數碼管顯示。測量圍：0.5m——12.0m,測量精度0.1m，不與被測物體直接接觸測量，可顯示清晰，穩(wěn)定的測量結果。通過我在大學四年的努力學習，得到了能夠獲得的專業(yè)知識，已經有電路原理，模擬電子技術，數字電子技術，專業(yè)知識和微控制器和接口技術，檢測與轉換，編程知識和能力一定程度上為了使用到的知識效勞社會，運用他們的知識，所以我選擇這個主題。1.2研究步驟、方法〔1〕硬件電路的設計:硬件電路的設計主要包括單片機系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射電路和超聲波檢測接收電路四局部。超聲波傳感器的原理及應用：超聲波傳感器分為集成與獨立的發(fā)送和接收到兩種。本設計采用超聲波傳感器發(fā)射承受別離式。..〔2〕單片機的應用及語言：比擬常用的單片機有INTEL公司的MCS-51系列單片機，有兩大系列MCS-51子系列和MCS-52子系列及ATMEL公司AT89C系列單片機，有4種型號：AT89C51、AT89C52、AT89C1051、AT90C2051。軟件的實現何以用C語言或匯編語言來實現。本設計考慮到功能和本錢選取了AT89C52單片機做控制器?！?〕顯示器：液晶顯示我們可以使用精電蓬遠顯示技術的MDLS16265B液晶LCD顯示器或者八段數碼管LED。本設計選用八段數碼管LED做顯示器件?！?〕超聲波測距的圍和精度：由于實際需要和傳感器的性能限制，測距都要有一定的圍和精度，所以在設計測距儀時應該考慮這兩方面的技術要求。本設計選取的傳感器要能到達要求的測量圍和精度。二.軟件的設計超聲波測距儀的軟件設計主要由主程序，子程序超聲發(fā)射，超聲波接收中斷程序和顯示子程序。我們知道，C語言程序有利于更復雜的算法，匯編語言編程效率高，準確計算運行時間，匯編語言程序設計簡單。這個設計采用的是匯編語言。2超聲波智能測距儀系統(tǒng)的設計方案2．1超聲波智能測距儀系統(tǒng)設計的目的和要求1、智能超聲波測距系統(tǒng)的目的是：這種設計的主題是智能超聲波測距儀的設計，我們可以看到設計目標是利用超聲波傳感器測量距離。隨著超聲波測量距離的超聲波發(fā)生器原理的超聲波發(fā)送信號，當超聲波反射回來后，經歷了被測對象是超聲接收者接收時間是T。這是計算只要超聲波信號發(fā)送到接收器從返回信號所用的時間，可以計算出超聲波發(fā)生器和從物體反射。距離計算公式：

d=s/2=(c×t)/2〔2-1〕其中，d為被測物與測距儀的距離，s為聲波的來回的路程，c為聲速，t為聲波往返所用的時間。

要設計出超聲波智能測距儀，首先要讓超聲波傳感器發(fā)射局部發(fā)射超聲波信號的時候讓定時器0計時；再要讓超聲波傳感器承受局部承受超聲波信號的時候讓定器停頓計時；最后要使計時的時間轉換為測量的距離，并且要到達一定的精度。在這個設計中在發(fā)射超聲波信號的同時翻開了總中斷，用定時器0計時，承受超聲波信號的時，用外部中斷0關閉總中斷，這時定時器0中斷停頓計時，定時器0中斷定時時間定為294US〔超聲波傳播經過0.1m所需要的時間〕來計數。這樣可以把測量的時間轉化為測量的距離值，又可以使測量到達所需要的精度。在本設計里需要使用用到的超聲波傳感器和AT89C52單片機、超生波發(fā)射和接收電路、LED數碼管、相關驅動電路將在后面介紹。2、超聲波智能測距儀系統(tǒng)設計的要求：〔1〕設計控制電路、技術實現方式使用單片機控制?！?〕采用超聲波測距方式實現?！?〕采用LED數碼管顯示結果。2．2超聲波智能測距儀系統(tǒng)的工作原理距離的超聲波測距方法的原理通常使用時間差。首先測量從發(fā)射超聲波遇到障礙后返回按時間，通過對超聲聲速的兩倍乘以聲源與障礙物之間的距離。聲波智能測距儀設計測量裝置利用超聲波傳感器，與單片機處理，最后通過LED數碼管顯示測量值之間的距離。智能超聲波測距儀由四個局部組成，包括微控制器，超聲波傳感器和數字控制。由上圖2.1可以看出，硬件電路設計主要包括單片機系統(tǒng)，超聲波發(fā)射器和超聲波接收器，顯示電路四局部組成。或者用AT89C52單片機微控制器系列兼容系列代替。單片機對超聲波發(fā)射器進展控制，超聲波承受器把檢測的信號輸入到單片機中，然后通過部程序傳輸的信號進展分析，計算和處理，由LED數碼管顯示測量距離的最終值。超聲波測距儀的軟件設計主要由主程序、超聲波發(fā)生子程序、超聲波接收中斷程序及顯示子程序組成。設計中單片機的程序開了定時器0中斷和外部中斷0，使定時器工作在方式2狀態(tài)，使THO=6DH，TL0=6DH，每過294US〔超聲波傳播0.1m所需要的時間〕中斷一次,到到對測量距離計數,外部中斷0承受到超聲波回波時,外部中斷0產生中斷,使定時間0停頓計時.定時器0定時初值的推導:T=0.1%340=0.000294S=294US(2-2)T為定時器設置的定時時間.因為在晶振6MHZ時,機器周期為2US.超聲波傳播0.1M需要的機器周期數為N=294%2=147(2-3)由此可以知道,定時器0使用方式二的8位自動重裝計數器即可,T0的定時初值為X=M-N=256-147=109D=6DH(2-4)3超聲波智能測距儀系統(tǒng)硬件電路的設計3.1單片機簡介單片機，亦稱單片微電腦或單片微型計算機〔SingleChipMicroputer〕。它是中央處理單元〔CPU〕，隨機存取存儲器〔RAM或EPROM，EEPROM〕中，只讀存儲器〔ROM〕，定時器/計數器，輸入/輸出端口〔I/0〕和其他主要功能集成到在一個集成電路計算機芯片的微型計算機。目前，有一種微控制器A/D和D/A轉換器，高速輸入/輸出單元，DMA通道，浮點運算和其他特殊功能的新類型。3.1.1單片機的開展與應用1974年，美國仙童(Fairchild)公司研制的世界上第一個單芯片微型計算機F8。本機有兩個集成電路芯片，構造奇特,具有與眾不同的指令系統(tǒng),深受民用電器和儀器儀表領域的歡送和重視。自此，開場了單片機的開展也在不斷擴大?，F成為微型計算機，單片機開發(fā)過程中的重要分支，通?？梢苑譃橐韵碌拈_展過程劃分?！?〕第一代4位單片機(1974-1976)：這是單片機的初級階段。單片機在此期間生產的特點是集成制造工藝落后，雙片形式使用。典型的代表產品有Fairchild公司的F8和Mostek387公司的3870等〔2〕第二代低檔8位單片機(1976-1978)：這是微控制器的第二個開展階段。而生產微控制器這個時代已經能夠在單芯片上集成的CPU，并行端口，定時器，RAM和ROM等特點，但性能低，品種少，不是很廣泛的應用，英特爾的典型產品公司的MCS-48系列機器。〔3〕第三代高檔8位單片機(1979-1982)：這是成熟的單片機階段。這種單片機的產生和前幾代相比，不僅解決了存儲容量和圍，并中斷源，并行I/O端口，定時器/計數器的數量不同程度增加，更先進的是新的集成全雙工串行通訊接口電路。在指令中，一般將乘法和除法和比擬指令。在此期間，供給鏈管理的全系列產品，滿足了各種不同領域的需要。代表產品有Intel公司的MCS-51系列機,Motorola公司的MC6801系列機,TI公司的TMS7000系列機,此外,Rockwell,NS,GI和日本松下等公司也先后生產了自己的單片機系列〔4〕16位單片機〔1982?1990年〕〔5〕新一代的單片機〔自90年代以來〕供給鏈管理已經成為更廣泛的應用圍：1〕控制系統(tǒng)。2〕智能電表。3〕機電一體化。4〕智能接口。5〕智能民用產品。6〕配電系統(tǒng)的功能。7〕功能集散控制系統(tǒng)。8〕局部網絡系統(tǒng)。中國于1982年開場使用單片機的短短五年中的最新開展極為迅速。截至今天，單片機應用技術的飛速開展，據統(tǒng)計，我國的單片機年容量已達1——3億片，且每年以大約16%的速度增長，但相比于中國的世界市場份額不到1％。特別是在玩具廠等生產產品的沿海地區(qū)，大多采用微控制器，并繼續(xù)向地輻射，所以在中國供給鏈管理有一個廣闊的前景。3.1.2AT89C52單片機的概述AT89C52圖3.1AT89C52引腳構造功能特性描述:與MCS-51單片機產品兼容、8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器、1000次擦寫周期、全靜態(tài)操作：0Hz～33Hz、三級加密程序存儲器、2個可編程I/O口線、三個16位定時器/計數器、八個中斷源、全雙工UART串行通道、低功耗空閑和掉電模式、掉電后中斷可喚醒、看門狗定時器等AT89C51VCC:電源GND:地P0口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅動8個TTL邏輯電平。對P0端口寫"1”時，引腳用作高阻抗輸入。當訪問外部程序和數據存儲器時，P0口也被作為低8位地址/數據復用。在這種模式下，P0具有部上拉電阻。在flash編程時，P0P1口：P1口是一個具有部上拉電阻的8位雙向I/O口，p1輸出緩沖器能驅動4個TTL邏輯電平。對P1端口寫"1”時，部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于部電阻的原因，將輸出電流〔IIL〕。在flash編程和校驗時，P1口接收低8P2口：P2口是一個具有部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅動4個TTL邏輯電平。對P2端口寫"1”時，部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于部電阻的原因，將輸出電流〔IIL〕。在flash編程和校驗時，P2口亦接收低高P3口：P3口是一個具有部上拉電阻的8位雙向I/O口，p2輸出緩沖器能驅動4個TTL邏輯電平。對P3端口寫"1”時，部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于部電阻的原因，將輸出電流〔IIL〕。在flash編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。P3口亦作為AT89S52AT89S52引腳號第二功能P3.0RXD〔串行輸入〕P3.1TXD〔串行輸出〕P3.2INT0(外部中斷0)P3.3INT1(外部中斷1)P3.4T0〔定時器0外部輸入〕P3.5T1〔定時器1外部輸入〕P3.6WR(外部數據存儲器寫選通)P3.7RD(外部數據存儲器寫選通)RST:復位輸入。晶振工作時，RST腳持續(xù)2個機器周期高電平將使單片機復位。ALE/PROG：地址鎖存控制信號〔ALE〕是訪問外部程序存儲器時，鎖存低8位地址的輸出脈沖。在一般情況下，ALE以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。然而，特別強調，在每次訪問外部數據存儲器時，ALE脈沖將會跳過一個ALE脈沖。PSEN:外部程序存儲器選通信號〔PSEN〕是外部程序存儲器選通信號。當AT89C51從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時，PSEN在每個機器周期被激活兩次，而在訪問外部數據存儲器時，PSENEA/VPP:訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從0000H到FFFFH的外部程序存儲器讀取指令，EA必須接GND。為了執(zhí)行部程序指令，EA應該接VCC。在flash編程期間，EA也接收12伏VPP電壓。XTAL1:振蕩器反相放大器和部時鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。AT89C52有5個中斷源，中斷是指計算機在執(zhí)行某一程序的過程中,由于計算機系統(tǒng)、外的某種原因,而必須中止原程序的執(zhí)行,轉去執(zhí)行相應的處理程序,待處理完畢之后,再回來繼續(xù)執(zhí)行被中止的原程序的過程。采用了中斷技術后的計算機,可以解決CPU與外設之間速度匹配的問題,使計算機可以及時處理系統(tǒng)中許多隨機的參數和信息,同時,它也提高了計算機處理故障與應變的能力。兩個外部中斷〔INT0和INT1〕，兩個定時中斷〔定時器0、1〕和一個串行中斷。每個中斷源都可以通過置位或去除特殊存放器IE中的相關中斷允許控制位分別使得中斷源有效或無效。IE還包括一個中斷允許總控制位EA，它能一次制止所有中斷。中斷源是在一個計算機系統(tǒng)對中斷請求的來源，中斷可以人為設定，它可以在應對突發(fā)隨機事件設置。通常的I/O設備，實時控制系統(tǒng)的故障隨機參數和信息源等。較高優(yōu)先級的中斷，那么到更高的優(yōu)先級響應。當運行時，中斷效勞程序，另一個中斷高優(yōu)先級中斷請求產生，當電流CPU中斷效勞將暫停高級別中斷處理應用，可完成先進的中斷處理程序中斷程序關閉，然后再返回到CPU原始點繼續(xù)這一過程被稱為嵌套。中斷響應的過程：在每個指令完畢時，系統(tǒng)會自動檢測中斷請求信號，如果有一個中斷請求，并在翻開的CPU，那么響應的中斷的中斷狀態(tài)?！?〕保護之前，在一般保護，制止中斷，以防止現場銷毀現場的一幕。保護現場的指令一般用于堆疊在原程序中使用到堆棧中的存放器?！?〕中斷效勞的相應的中斷源是效勞。〔4〕恢復現場，將保護的數據在堆棧上彈出的復之前，制止中斷現場，以防止破壞現場。時間后，現場恢復開放中斷?！?〕返回時，此CPU的斷點地址時堆棧推彈回到程序計數器，使CPU繼續(xù)執(zhí)行被中斷的程序。晶振特點：如下圖，單片機AT89C52的用于形成一個部振蕩器反相放大器，XTAL1和XTAL2的是放大器的輸入和輸出。圖3.2晶蕩電路連接圖3.2超聲波傳感器超聲波是一種機械波頻率高于20kHz的機械波。為了作為一種超聲波檢測手段，必須產生超聲波和接收超聲波。為了實現這個目的的設備是超聲波傳感器，可以使用超聲波換能器或超聲波探頭。超聲波傳感器發(fā)射器和接收器，但一個超聲波傳感器也可發(fā)送和接收聲波的雙重作用。超聲波發(fā)生器可以分為兩類：一類是電氣方式產生超聲波，一個是由機械方式產生超聲波。電氣方法包括壓力電動式等;機械方法加爾，長笛等系統(tǒng)，它們產生超聲波頻率，功率和聲學特性各不一樣。在近距離電流測量更常用的壓電超聲換能器。超聲波傳感器是壓電效應的原理和超聲波能量相互轉化，即使用，當超聲波發(fā)射器，將電能轉化，超聲波發(fā)射器和接收回波時，將超聲振動轉換成電信號。壓電超聲換能器是利用壓電晶體振蕩器工作。在圖所示超聲換能器的部構造，它有兩個壓電瓷基板和一個傳聲筒。當它應用于雙極性脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時，壓電晶片將會發(fā)生共振，促進了超聲振動共振板發(fā)電的話，它是一種超聲波發(fā)生器，另一方面，如果不施加電壓之間的兩個電極，當共振板收到超聲波共振，這是抑制振動的壓電晶片，將機械能轉換為電信號，然后它成為一個超聲波接收傳感器。超聲波發(fā)射器和接收器的超聲波傳感器探頭的構造略有不同。3.3超聲波發(fā)射電路圖3.4超聲波發(fā)射電路原理圖超聲波發(fā)射電路原理圖如3.4圖所示。發(fā)射電路主要由反相器74LS04和超聲波發(fā)射換能器T構成，單片機P2.0端口輸出高電平驅動振蕩電路產生的40KHZ方波信號一路經一級反相器后送到超聲波換能器的一個電極，另一路經兩級反相器后送到超聲波換能器的一個電極。用這種推挽形式將方波信號加到超聲波換能器的兩端，可以提高超聲波的發(fā)射強度。輸出端采用兩個反相器并聯，用以提高驅動能力。上拉電阻R10、R11一方面可以提高反相器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。3.4超聲波接收電路圖3.5超聲波檢測接收電路圖超聲波檢測接收電路集成電路CX20106A是一款紅外檢波接收的專用芯片，常用于電視機紅外遙控承受器。考慮到紅外遙控常用的載波頻率38KHZ與測距的超生波頻率40KHZ較為接近，可以利用它制作超聲波檢測接收電路實驗證明用CX20106A承受超聲波〔無信號時輸出高電平〕，具有很高的靈敏度和較強的抗干擾能力。適當更改電容C4的大小，可以改變承受電路的靈敏度和抗干擾能力。其中，CXA20106A為紅外線接收專用芯片，可以用于超聲波的接收。各引腳說明如表。表1.1CXA20106A各引腳說明引腳號說明1超聲波信號輸入端口，輸入阻抗為40kΩ。2該腳和地之間為RC串聯網絡，是負反應串聯網絡的組成局部，改變其數值可以改變前置放大器的增益與頻率特性。加大電阻或減小電容,會增大負反應，減小放大倍數。但電容的改變會影響頻率特性，推薦選用R4=4.7Ω，C5=1μF。3該腳與地之間為檢波電容，電容大時為平均值檢波，瞬間的靈敏度低；電容小時為峰值檢波，瞬間靈敏度高，但輸出的脈寬變動幅度大，推薦參數為3.3μf。4該端口為接地端。5該腳和電源之間接一個電阻，設置帶通濾波器的中心頻率f0，值越大，f0越低。6該腳和地間接一個積分電容，一般為330pF，如果取得太大，探測距離會變短。7集電極開路輸出，遙控命令輸出端，故該腳必須接上一個上拉電阻，阻值一般為22kΩ，沒接收信號時輸出為高電平，有信號時電平下降。8電源正端，一般在4.5與5.5V之間。3.5LED數碼管LED數碼顯示管是由發(fā)光二極管按一定的構造組合起來的顯示器件，通常使用的是8段式數碼管，它一般有共陽和共陰兩種。圖(a)為共陰極數碼管的引腳圖，從a-g引腳輸入不同的8位二進制編碼，可用于顯示不同的數字或字符。圖(b)為共陽極數碼管構造，8段發(fā)光二極管的陽極接在一起，陰極端分開控制，使用時公共端來接電源。要使哪根發(fā)光二極管亮，那么對應的陰極接地。圖(c)為共陰極數碼管構造，8段發(fā)光二極管的陰極接在一起，陽極端分開來控制，使用時公共端接地，要使哪根發(fā)光二極管亮，那么對應的陽極端接高電平。圖3.6數碼管數碼管在顯示時通常有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種顯示方式。(1)動態(tài)顯示：動態(tài)顯示是將所有的數碼管的段選線并接連接在一起，用一個I/O接口控制，公共端不是直接接地(共陰極)或電源(共陽極)，而是通過相應的I/O接口線控制，每一個數碼管的公共端與一根I/O線相連。桑單片機在輸入字符碼時，所有的數碼管接收到的字符碼一樣，但是哪個數碼管顯示取決于，】公共端控制碼。通過分時輪流來控制各個數碼管的的公共端，就可以讓數碼管輪流受控顯示。由于人的視覺暫留效應，只要循環(huán)的周期足夠快，那么看起來所有的數碼管都是一起顯示的，這就是動態(tài)顯示原理。動態(tài)顯示所用的I/O接口信號線少，線路簡單。(2)靜態(tài)顯示驅動：靜態(tài)顯示時，在其公共端直接接地(共陰極)或電源(共陽極)，各段選線分別與I/O接口線相連。想要顯示字符，直接在I/O線發(fā)送相應的字符碼。靜態(tài)顯示構造簡單，那么顯示方便，要顯示某個字符，直接在I/O線上發(fā)送相應的字符碼，但是一個數碼管需要8根I/O線，如果數碼管個數少，這時用起來方便，但是如果數碼管數目較多，這時占用很多的I/O線，所以數碼管較多時常采用動態(tài)顯示。此設計顯示電路采用4位共陽LED數碼管，段碼輸出端口為單片機的P0口，位碼輸出端口分別為單片機的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3口,數碼管位驅運用74LS07驅動。為使電路簡單，提高可靠性，此超聲波測距儀的顯示系統(tǒng)采用動態(tài)顯示。4設計原理及工作說明4．1設計原理圖及分析系統(tǒng)初始化系統(tǒng)初始化開場發(fā)射超聲波脈沖接收超聲波脈沖計算距離顯示結果圖4.1設計原理圖具體工作原理說明：超聲波傳感器發(fā)射局部主要受單片機控制發(fā)射超聲波，超聲波傳感器接收局部承受已發(fā)射的超聲波。單片機AT89C52中的程序可控制在超聲波傳感器發(fā)射超聲波時單片機的定時器開場計時，在超聲波傳感器承受到已發(fā)射的超聲波時，停頓單片機的定時器計時，并且把記錄的超聲波傳播時間來轉換為測距儀測量的電路與前方障礙物的距離值，最后通過LED數碼管顯示出來。4．2設計說明本設計單片機中的匯編程序包括中斷初始化、主程序、顯示程序和兩個中斷效勞子程序。在中斷初始化中翻開了定時器0中斷，外部中斷0，定時器工作在方式2，使THO=6DHTL0=6DH。主程序中，超聲波傳感器發(fā)射超聲波的同時，翻開中斷總允許EA，此時定時器0開場計時。定時器0中斷效勞子程序每計時294US〔超聲波傳播0.1m所需要的時間〕，定時器0中斷一次，并且使R0存放器加1，并且判斷計數值是否超過12m，假設超過使R3置1。當超聲波傳感器承受到超聲波時，外部中斷0關閉中斷總允許EA，使定時器0停頓計時，這樣R0計錄的數值除以20就是測量的距離值〔R0計錄的時間超聲波傳播0。1M所需要的時間且為往返時間之和〕。主程序中，判斷記錄的距離值是否在0.5——12m之間，完畢語：該設計可廣泛用于生活、軍事等各個領域，該設計需要設計者有較好的數電、模電知識，并且具有一定的編程能力，上述知識的綜合運用，實現超聲波發(fā)射和接收信號，控制通過該方案中的微控制器超聲波信號分析，計算，處理在LED數碼管顯示最后一次。測量圍在0.5m——12.0m,測量精度0.1m不與被測物體直接接觸，可顯示清晰，穩(wěn)定的測量結果。本文介紹了設計是由設計的超聲波傳感器發(fā)射與接收局部超聲波傳感器，超聲波接收器的超聲波發(fā)射器局部〔非接觸測量〕，測量要解決的主要問??題是如何實現的超聲波信號收發(fā)器實現物體的距離和0.1米的精度。這個設計使用兩個中斷，定時器中斷轉交有關外部中斷0和0啟用計時器，當接收發(fā)射超聲波信號，外部中斷0來制止中斷，定時器中斷0總記錄的時間圍的超聲波信號，轉發(fā)現者為對象，通過往返時間的前面。使用〔對超聲波的傳播速度V，設計設置340米/秒〕=T×V/2的公式，從微控制器處理的S值，通過LED顯示。由于設計較短，知識是有限的，如設計傳感器的靈敏度和測量圍，測量的準確度超聲波測距儀0.1m的一些缺點，測量圍0.5m——12.0m，還可以做到更的準確，測量圍較大，但更要求在傳感器上。需要生產高精度傳感器技術，本錢高，所以我選擇了比擬常見的測量圍和測量精度。隨著國電子技術的開展，我相信會有更好，更廉價的傳感器出現。另一個問題是，有沒有溫度補償，以不同的速度在不同超聲變速器溫度，設計溫度為室溫，超聲波速度為340米/秒時的基準，所以在其他溫度測量使用超聲波測量儀器本會導致不準確的。這在兩個主要問題設計的突破：第一：要到達這對于超聲波速度V，為超聲，往返時間T一定的精度測量，超聲波測距原理設計為S=T，根據×V/2號，〔距離〕，通過定時器0的定時時間由0.1米0.1米超聲波設置時間提高準確度。第二項就是：超聲時間控制，設計由外部中斷0和超聲定時控制，使用的定時器0，從超聲時間記錄，超聲波發(fā)射時，計時器開場計時時傳播的，當接收到的超聲波波，當外部中斷0使計時器停頓計時。參考文獻[1]胡萍.超聲波測距儀的研制.計算機與現代化，2003.10

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;40KHz初值MOV P0,#0FFHMOV P1,#0FFHMOV P2,#0FFHMOV P3,#0FFHMOV R4,#04H ;超聲波脈沖個數控制〔為賦值的一半〕SETB PX0SETB ET0SETB EASETB TR0; ；開啟測距定時器START1: LCALL DISPLAY JNB 00H,START1;；收到反射信號是標志為1CLR EALCALL MATH;；計算距離子程序SETB EACLR 00H SETB TR0;；重新開啟測距定時器MOV R2,#64H;；測量間隔控制〔約4ms×100=400ms〕LOOP:LCALL DISPLAYDJNZ R2,LOOPSJMPSTART1**************顯示程序**************DISPLAY: MOV R1,#40H;40H為最高位，43H為最低位，先掃描高位MOV R5,#0F7HPLAY:MOV A,R5MOV P0,#0FFHMOV P2,AMOV A,R1MOV DPTR,#TABMOVC A,A+DPTRMOV P0,ALCALL DL1MSINC R1MOV A,R5JNBACC.0,ENDOUTRR AMOV R5,AAJMP PLAYENDOUT: MOV P2,#0FFHMOV P0,#0FFH RETTAB:DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,0FFH,88H,0BFH;共陽段碼表"0〞，"1〞，"2〞，"3〞，"4〞，"5〞，"6〞，"7〞，"8〞，"9〞，"不亮〞，"A〞，"—〞****************中斷程序****************INTT0:CLR EA ;T0中斷，65ms中斷一次CLR TR0MOV TH0,#00HMOV TL0,#00HSETB ET1SETB EA SETB TR0;啟動計數器T0，用以計算超聲來回時間SETB TR1;開啟發(fā)超聲波用定時器T1OUT:RETIINTT1:CPL VOUT ;T1中斷，發(fā)超聲波用DJNZ R4,RETIOUTCLR TR1;超聲波發(fā)送完畢，關T1CLR ET1MOV R4,#04HSETB EX0;開啟接收回波中斷RETIOUT:RETIPINT0:CLR TR0;外中斷0，收到回波時進入，關計數器CLR TR1CLR ET1CLR EACLR EX0MOV 44H,TL0;將計數值移入處理單元MOV 45H,TH0SETB 00H;接收成功標志RETI*************延時程序*************DL1MS: MOV R6,#14HDL: MOV R7,#19HDL1: DJNZ R7,DL1DJNZ R6,DLRET************距離計算程序〔距離=計數值×17／1000cm**********************MATH: PUSH ACCPUSH PSWPUSH BMOV PSW,#18HMOV R3,45HMOV R2,44HMOV R1,#00DMOV R0,#17DLCALL MUL2BY2MOV R3,#03HMOV R2,#0E8HLCALL DIV4BY2LCALL DIV4BY2MOV 40H,R4MOV A,40HJNZ J0 MOV 40H,#0AH ;最高位為0，不點亮J0: MOV A,R0MOV R4,AMOV A,R1MOV R5,AMOV R3,#00DMOV R2,#100DLCALL DIV4BY2MOV 41H,R4MOV A,41HJNZ J1 MOV A,40H;次高位為0，先看最高位是否為不亮SUBB A,#0AHJNZ J1 MOV 41H,#0AH; ；最高位不亮，次高位也不亮J1: MOV A,R0MOV R4,AMOV A,R1MOV R5,A MOV R3,#00DMOV R2,#10DLCALL DIV4BY2MOV 42H,R4MOV A,42HJNZ J2 MOV A,41H; ；次次高位為0，先看次高位是否為不亮SUBB A,#0AHJNZ J2 MOV 42H,#0AH; ；次高位不亮，次次高位也不亮J2: MOV 43H,R0POP BPOP PSWPOP ACCRET*******************************2字節(jié)無符號數乘法程序**************************MUL2BY2: CLR AMOV R7,AMOV R6,AMOV R5,AMOV R4,AMOV 46H,#10HMULLOOP1: CLR CMOV A,R4RLC AMOV R4,AMOV A,R5RLC AMOV R5,AMOV A,R6RLC AMOV R6,AMOV A,R7RLC AMOV R7,AMOV A,R0RLC AMOV R0,AMOV A,R1RLC AMOV R1,AJNC MULLOOP2MOV A,R4ADD A,R2MOV R4,AMOV A,R5ADDC A,R3MOV R5,AMOV A,R6ADDC A,#00HMOV R6,AMOV A,R7ADDC A,#00HMOV R7,AMULLOOP2: DJNZ 46H,MULLOOP1RET****************************4字節(jié)／2字節(jié)無符號數除發(fā)程序***********************DIV4BY2: MOV 46H,#20HMOV R0,#00HMOV R1,#00HDIVLOOP1: MOV A,R4RLC AMOV R4,AMOV A,R5RLC AMOV R5,AMOV A,R6RLC AMOV R6,AMOV A,R7RLC AMOV R7,AMOV A,R0RLC AMOV R0,AMOV A,R1RLC AMOV R1,ACLR CMOV A,R0SUBB A,R2MOV B,AMOV A,R1SUBB A,R3JC DIVLOOP2MOV R0,BMOV R1,ADIVLOOP2: CPL CDJNZ 46H,DIVLOOP1MOV A,R4RLC AMOV R4,AMOV A,R5RLC AMOV R5,AMOV A,R6RLC AMOV R6,AMOV A,R7RLC AMOV R7,ARETEND; ；程序完畢**學院本科畢業(yè)論文〔設計〕任務書系別：機械與電子工程學院專業(yè)：電子與通信學生學號20071198畢業(yè)論文〔設計〕題目：超聲波測距儀的設計畢業(yè)論文〔設計〕容：超聲波測距傳感器包括有發(fā)射超聲波和接收超聲波的兩局部裝置，習慣上稱為超聲波換能器或超聲波探頭。超聲波測距原理；硬件設計；軟件設計；畢業(yè)論文〔設計〕要求及應完成的工作：掌握超聲波感器的構造與工作原理；掌握距離的測量原理；完成硬件與軟件的設計；4、完成與畢業(yè)課題相關的表格、論文等任務。進度安排畢業(yè)論文〔設計〕各階段名稱起止日期1下達任務書,查閱文獻資料2010.12.26～2011.2.12初步提出設計方案,完成開題報告2011.2.1～2011.3.63設計與實施方案,完成中期檢查要求2011.3.6～2011.4.154完成畢業(yè)設計任務,完成畢業(yè)論文的撰寫2011.4.15～2011.5.295畢業(yè)論文評閱,學生辯論2011.5.29～2011.6.12應收集的資料、主要參考文獻及實習地點：與超聲波感器相關的資料；單片機的資料；與系統(tǒng)設計相關的電路資料，如放大電路、濾波電路等；4、要求查閱60篇以上的參考文獻資料。指導教師簽字:大騰2010年12月26日系主任簽字：年月日**學院本科畢業(yè)論文〔設計〕開題報告系別：機械與電子工程學院專業(yè)：電子與通信學生學號20071198指導教師大騰職稱所選題目名稱：超聲波測距儀的設計課題研究現狀：隨著科學技術的快速開展，超聲波將在測距儀中的應用越來越廣。超聲波測距儀目前被應用于工業(yè)測量和汽車倒車測距功能。但就目前技術水平來說，人們可以具體利用的測距技術還十分有限，因此，這是一個正在蓬勃開展而又有無限前景的技術及產業(yè)領域。課題研究目的：展望未來，超聲波測距儀作為一種新型的非常重要有用的工具在各方面都將有很大的開展空間，它將朝著更加高定位高精度的方向開展，以滿足日益開展的社會需求，如聲納的開展趨勢根本為：研制具有更高定位精度的被動測距聲納，以滿足水中武器實施全隱蔽攻擊的需要；繼續(xù)開展采用低頻線譜檢測的潛艇拖曳線列陣聲納，實現超遠程的被動探測和識別；研制更適合于淺海工作的潛艇聲納，特別是解決淺海水中目標識別問題；大力降低潛艇自噪聲，改善潛艇聲納的工作環(huán)境。無庸置疑，未來的超聲波測距儀將與自動化智能化接軌，與其他的測距儀集成和融合，形成多測距儀。隨著測距儀的技術進步，測距儀將從具有單純判斷功能開展到具有學習功能，最終開展到具有創(chuàng)造力。在新的世紀里，面貌一新的測距儀將發(fā)揮更大的作用。課題研究容：〔1〕超聲波測距原理發(fā)射器發(fā)出的超聲波以速度υ在空氣中傳播，在到達被測物體時被反射返回，由接收器接收，其往返時間為t，由s=vt/2即可算出被測物體的距離。由于超聲波也是一種聲波，其聲速v與溫度有關，下表列出了幾種不同溫度下的聲速。在使用時，如果溫度變化不大，那么可認為聲速是根本不變的。如果測距精度要求很高，那么應通過溫度補償的方法加以校正。超聲波波速與溫度的關系表溫度〔℃〕-30-20-100102030100聲速〔m／s〕313319325323338344349386(2)超聲波測距儀原理框圖如下列圖所示單片機發(fā)出40kHZ的信號，經放大后通過超聲波發(fā)射