基于单片机声波测距

大连民族学院2007级通信工程专业单片机系统课程设计报告机电信息工程学院单片机系统课程设计报告完成日期：2010年5月28日系：电子工程系专业：通信工程班级：071班设计题目：超声波测距学生姓名：指导教师：大连民族学院2007级通信工程专业单片机系统课程设计报告目录一、设计任务和性能指标.........................................................................................................................21.1设计任务..........................................................................................................................................21.2性能指标..........................................................................................................................................2二、设计方案.............................................................................................................................................3三、系统硬件设计......................................................................................................错误!未定义书签。3.1单片机最小系统...............................................................................................错误!未定义书签。3.2超声波发射电路...............................................................................................错误!未定义书签。3.3超声波检测接收电路.......................................................................................错误!未定义书签。3.4.温度补偿电路.................................................................................................................................33.5显示电路..........................................................................................................................................4四.系统软件设计.......................................................................................................................................54.1主程序设计......................................................................................................................................54.2温度补偿子程序..............................................................................................................................6五.调试及性能分析...................................................................................................................................75.1调试步骤..........................................................................................................................................75.2性能分析..........................................................................................................................................8六.心得体会...............................................................................................................................................8参考文献....................................................................................................................................................11附录1系统硬件电路图.............................................................................................错误!未定义书签。附录2程序清单....................................................................................................................................12大连民族学院2007级通信工程专业单片机系统课程设计报告2一、设计任务和性能指标1.1设计任务利用单片机及外围接口电路(键盘接口和显示接口电路)设计制作一个含有温度补偿的超声波测距仪器，用LED把环境温度和测距仪距被测物的距离显示出来。要求用AD6.0画出系统的电路原理图，印刷电路板，绘出程序流程图，并给出程序清单。1.2性能指标1.距离显示：用三位LED数码管进行显示（单位是CM）。2.环境温度：用三位数码管进行显示温度（绝对温度）。3.测距范围：5CM到300CM之间。4.键位：复位键、便携电源开关、USB供电开关，温度显示距离显示大连民族学院2007级通信工程专业单片机系统课程设计报告3二、设计方案按照系统设计的功能的要求，初步确定设计系统由单片机主控模块、电源模块、显示模块、键扫描模块、超声波发射模块，超声波接收模块，温度补偿模块共七个模块组成。主控芯片使用51系列STC89C52单片机，该单片机工作性能稳定，同时也是在单片机课程设计中经常使用到的控制芯片。本设计在接受模块采用了由索尼公司生产的CX2016A红外接收芯片来实现超声波的接收。CX2016A是一款红外线检波接收的专用芯片，常用于电视机红外遥控接收器。考虑到红外遥控常用的载波频率38KHz与测距超声波频率40KHz较为接近，可以利用它作为超声波检测电路。实验证明其具有很高的灵敏度和较强的抗干扰能力。同时通过改变部分参数来改变接受电路的灵敏度和抗干扰能力，所以我们采用该芯片作为接收模3.4.温度补偿电路温度传感器使用了DSl8B20数字温度计提供可选择的12位(二进制)温度读数来指示周围环境的温度信息。经过单线接口DQ与单片机进行数据交互。从主机CPU到DSl8B20仅需一条数据接线(和地线)。DSl8B20的电源可以由数据线本身提供而不需要接外部电源。由于每一个DSl8B20在出厂时已经给定了唯一的序号因此任意多个DSl8B20可以存放在同一条单线总线上实现多点温度测量。温度传感器DSl8B20的测温范围从-55摄氏度到+125摄氏度增量值为0.5度可在ls(典型值)内把温度变换成数字量，因此采用DS18B20实现温度补偿电路的设计。图3-4温度补偿电路原理图图3-3超声波接收电路原理图大连民族学院2007级通信工程专业单片机系统课程设计报告43.5显示电路显示电路主要由74ls273芯片驱动，用PNPC8550三级管进行位选，七段共阳极数码管显示，硬件电路图如图3-5所示：图3-5显示电路原理图大连民族学院2007级通信工程专业单片机系统课程设计报告5四.系统软件设计4.1主程序设计主程序中包括温度补偿子程序，计算子程序，显示子程序，如图4-1所示：在主程序设计中，我们采用了汇编编程。首先进行系统初始化。其次利用循环产生4个40KHZ的方波，由输出口进行输出，并开始计时。第三读取外界环境的温度，由该温度确定环境中的超声波传输速度。第四等待中断，若超声波被接收探头捕捉到，那么通过中断可测得超声波在环境中的传播时长。第五进行计算，求得测距仪到被测物的距离。第六进行距离显示。图4-1主程序流程图大连民族学院2007级通信工程专业单片机系统课程设计报告64.2温度补偿子程序DS18B20正常工作需要严格的工作时序，操作起来很复杂，图4-2给出的是DS18B20的时序图，其控制程序如下：TEMP:SETBDQNOPCLRDQMOVR0,#0FBHTSR1:DJNZR0,TSR1SETBDQMOVR0,#25H;TSR2:JNBDQTSR3DJNZR0,TSR2;TSR3:SETBFLAG1CLRP2.0AJMPTSR5TSR4:CLRFLAG1LJMPTSR7TSR5:MOVR0,#06BHTSR6:DJNZR0,TSR6TSR7:SETBDQRET图4-2DS18B20时序图大连民族学院2007级通信工程专业单片机系统课程设计报告7********读转换后的温度值******GET_TEMPER:SETBDQLCALLTEMPJBFLAG1,TSS2RETTSS2:MOVA,#0CCHLCALLWRITE_18B20MOVA,#44HLCALLWRITE_18B20LCALLTEMPMOVA,#0CCHLCALLWRITE_18B20MOVA,#0BEH;LCALLWRITE_18B20LCALLREAD2_18B20;RET********写ds18b20汇编程序***WRITE_18B20:MOVR2,#8CLRCWR1:CLRDQMOVR3,#6DJNZR3,$RRCAMOVDQ,CMOVR3,#23DJNZR3,$SETBDQNOPDJNZR2,WR1SETBDQRET;**读18B20程序，读出两个字节的温度**READ2_18B20:MOVR4,#2;MOVR1,#29HRE00:MOVR2,#8RE01:CLRCSETBCNOPNOPCLRDQNOPNOPNOPSETBDQMOVR3,#7DJNZR3,$MOVC,DQMOVR3,#23DJNZR3,$RRCADJNZR2,RE01MOV@R1,ADECR1DJNZR4,R