超声波测速系统.docx
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超声波测速系统
题目：
超声波测距系统
一、设计目的:
1、通过本次课程设计加深对单片机课程的全面认识和掌握，对单片机课程的应用进一步的了解.
2、掌握定时器、外部中断的设置和编程原理。
3、通过此次课程设计能够将单片机软硬件结合起来，对程序进行编辑，校验。
二、设计任务：
利用单片机及外围接口电路（显示接口电路）设计制作超声波测距仪器，用LED把测距仪距被测物的距离显示出来。
三、具体要求：
1.使用软件Proteus7Professional测试仿真调试，并在keil环境下编写程序并调试.
2。
在面包板上进行初步仿真测试,设计好布线以及焊接排序。
3．在PCB板上焊接元器件电路，并进行测试得出实验结果。
四、设计原理
（一）硬件设计
1。
超声波测距原理
超声波测距原理是通过超声波发射器向某一方向发射超声波（一般为40KHz的超声波）,在发射时刻的同时开始计时,超声波在空气中传播时碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。
超声波在空气中的传播速度为v，而根据计时器记录的测出发射和接收回波的时间差△t,就可以计算出发射点距障碍物的距离S，即:
S=v•△t/2
超声波测距仪原理框图
（1）单片机最小系统
单片机最小系统电路，由主控器STC89C52、时钟电路和复位电路三部分组成。
单片机STC89C52作为核心控制器控制着整个系统的工作，而时钟电路负责产生单片机工作所必需的时钟信号，复位电路使得单片机能够正常、有序、稳定地工作。
（2）晶振电路
位单片机提供时钟频率
（3）复位电路
复位是单片机的初始化操作。
其主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。
除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键重新启动。
总的电路图如下：
（二）软件设计
软件分为两部分，主程序和中断服务程序.主程序完成初始化工作、超声波发射和接收，距离计算、结果的输出.外部中断服务子程序主要完成时间值的读取。
主程序首先是对系统环境初始化，设置定时器T1工作模式为16位定时计数器模式.置位总中断允许位EA。
然后给Trig一个20us的高电平，然后在Echo引脚等待其变为高电平,一旦输出了高电平，表明超声波已开始发射,此刻即计时,等待Echo变为低电平，即触发外部中断0的跳变沿方式中断。
读取当前定时器的值，换算成时间，乘以波速,即得到测距距离。
程序如下：
＃include〈reg52。
h〉
＃include〈intrins。
h〉
＃defineucharunsignedchar
＃defineuintunsignedint
ucharcodetable[］=｛0xc0,0xf9,0xa4，
0xb0，0x99,0x92,0x82，0xf8，0x80,0x90｝;//共阳极0-9
unsignedcharled［]={0x40，0x79,0x24,
0x30,0x19,0x12,0x02，0x78，0x00,0x10}；//带小数点的位码
sbitSMG_q=P2^0；//定义数码管的千位
sbitSMG_b=P2^1；//定义数码管的百位
sbitSMG_s=P2^2;//定义数码管的十位
sbitSMG_g=P2^3；//定义数码管的个位
sbitTrig=P2^7；//发送波形
sbitEcho=P3^2；//回波产生中断
sbittest=P1^0;//指示灯控制端
uintsucceed_flag，time，timeH,timeL;//succeed_flag测试成功标志位
voiddelayms（uintz）//延时毫秒
｛
uintx，y;
for（x=z；x>0；x—-）
for（y=110；y〉0；y—-）；
｝
voiddelay_20us（）//延时20微秒函数
｛
uchara;
for（a=0；a<=100;a++）；
｝
//＊**＊*＊＊数码管显示数据转换程序＊*＊＊*＊*＊＊*＊*＊*＊＊***＊//
voiddisplay（uinttemp）
｛
ucharge,shi，bai，qian;
qian=temp/1000；
bai=temp％1000/100；
shi=temp％1000％100/10；
ge=temp%10；
SMG_q=0;
P0=table［qian］;//查找定义好的数码管段值与P0口
delayms
（2）；//加入短暂延时
P0=0Xff;//清除数码管显示，因是共阳型,
SMG_q=1；//关闭千位数码管
SMG_b=0;//选择百位数码管
P0=table［bai］；//查找定义好的数码管段值与P0口
delayms
（2）;//加入短暂延时
P0=0Xff；//清除数码管显示，因是共阳型，
SMG_b=1；//关闭百位数码管
SMG_s=0；//选择十位数码管
P0=led［shi］;//查找定义好的数码管段值与P0口
delayms
（2）;//加入短暂延时
P0=0Xff;//清除数码管显示,因是共阳型，
SMG_s=1;//关闭十位数码管
SMG_g=0；//选择个位数码管
P0=table[ge］；//查找"2"定义好的数码管段值与P0
delayms
（2）；//加入短暂延时
P0=0Xff；//清除数码管显示，因是共阳型，
SMG_g=1;//关闭个位数码管
}
voidchaoshengbo_start（void）//发送波形产生一个20us的脉冲
{
Trig=0;
_nop_（）;
Trig=1；//超声波输入端
delay_20us（）；//延时20us
Trig=0;//产生一个20us的脉冲
｝
voidinit（void）//初始化
｛
test=0；
Trig=0；//首先拉低脉冲输入引脚
EA=1；//打开总中断0
TMOD=0x10；//定时器1，16位工作方式
｝
voidcallIft（void）//开计时器，接收信号，调用中断
{
EA=1;
EX0=1;//打开外部中断0
ET1=1；//开定时器1中断
TH1=0；//定时器1清零
TL1=0；//定时器1清零
TF1=0；//计数溢出标志
TR1=1；//启动定时器1
delayms（10）；//等待测量的结果
while（Echo==0）；//等待Echo回波引脚变高电平
TR1=0；//关闭定时器1
}
/＊**＊＊＊＊＊＊*＊*＊*＊＊*＊＊**主函数部分***＊*＊**＊**＊*＊*＊＊**＊**＊＊**/
voidmain（）
｛
uintdistance；
voidinit（void）;//初始化
while
（1）
｛
EA=0;//关总中断
chaoshengbo_start（）；//发射超声波
callIft（）；//开计时器,接收到信号，调用中断
EX0=0;//关闭外部中断0
if（succeed_flag==1）
{
time=timeH＊256+timeL;
distance=time*0。
172；//time＊0。
170—1。
425
test=!
test；//测试灯变化
display（distance）;//显示距离
}
if（succeed_flag==0）
｛
distance=0;//没有回波则清零
display（distance）;//显示距离
test=!
test;//测试灯变化
｝
}
｝
//**＊＊＊＊＊＊*＊****＊＊＊*＊***＊＊＊＊*****＊＊*＊＊＊＊＊***＊***＊*＊＊*＊**＊*＊＊＊＊＊*＊
//外部中断0,用做判断回波电平
voidint0sever（）interrupt0//外部中断0是0号
{
timeH=TH1;//取出定时器的值
timeL=TL1；//取出定时器的值
succeed_flag=1；//至成功测量的标志
EX0=0;//关闭外部中断
}
//*******＊***＊＊*＊***＊*****＊****＊＊*＊*＊**＊＊＊***＊*＊＊＊**＊＊***＊**＊**＊＊*
//定时器1中断,用做超声波测距计时
voidtimer1（）interrupt3
｛
TH1=0;
TL1=0；
}
五、设计心得
俗话说“好的开始是成功的一半”,但我们的开始并不怎么太好，不过还是努力赶上了。
通过这次实习,我们学到了很多东西。
在进行课程设计时，我们应该做到以下三点:
首先，我认为最重要的就是认真的研究老师给的题目。
其次,在老师讲解的基础上认真研究硬件电路的设计，和软件流程的设计。
最后，重点实现软硬结合的综合调试。
这次的实习算起来一共进行了两周，在这两周的时间里我们进行了硬件电路图设计，电路板的设计，以及软件的编程实现，软硬件的综合调试.最终一个完整的课程设计成果出来了，很高兴它能按着设计的思想与要求运作起来.当然，这其中也有很多问题,第一、不够细心。
比如在PCB制作过程中没有建立网络报表导致了部分连线没有倒入PCB板中,还有部分封装出现了错误。
第二，实践环节上，这次课设是对我所学的理论课程的一次检验，对于这次单片机综合课程实习,使我们的动手能力得到提升,同时纠正我们对“系统"这一概念以往的错误理解。
就实现功能来说,设计结果能够符合题意，成功完成了此次实习要求,我们不只在乎这一结果，更加在乎的，是这个过程。
这个过程中，我们花费了大量的时间和精力，更重要的是，我们在学会创新的基础上,同时还懂得合作精神的重要性，学会了与他人合作。
在已度过的大学时间里,我们大多数接触的是理论课。
我们在课堂上掌握的仅仅是专业课的理论知识，如何去锻炼我们的实践能力？
如何把我们所学的专业基础课理论知识运用到实践中去呢？
我想做类似实习就为我们提供了良好的实践平台.
同时这次实习给我们带来了很多启发:
首先，查阅资料的必要性。
在做本次实习的过程中，我们感触最深的当属查阅大量的设计资料了.为了让自己的设计更加完善，查阅这方面的设计资料是十分必要的，同时也是必不可少的.我们是在做单片机实习，但我们不是艺术家，他们可以抛开实际尽情在幻想的世界里翱翔，而我们一切都要有据可依，有理可寻，不切实际的构想永远只能是构想，永远无法升级为设计，我们能做的就是理论结合实际。
其次，在这次课程设计中，我们运用到了以前所学的专业课知识，如：
模拟和数字电路知识等。
虽然过去从未独立应用过它们,但在学习的过程中带着问题去学我发现效率很高，这是我做这次课程设计的又一收获。
再次，在实习之前,我们要对所用单片机的内部结构有一个系统的了解,知道该单片机内有哪些资源；要有一个清晰的思路和一个完整的的软件流程图；在设计程序时，不能妄想一次就将整个程序设计好,反复修改、不断改进是程序设计的必经之路；要养成注释程序的好习惯，一个程序的完美与否不仅仅是实现功能，而应该让人一看就能明白你的思路，这样也为资料的保存和交流提供了方便；在实习过程中遇到问题是很正常的，但我们应该将每次遇到的问题记录下来，并分析清楚,以免下次再碰到同样的问题。
但是从中学到的知识会让我受益终身。
发现、提出、分析、解决问题和实践能力提高都会受益于我在以后的学习、工作和生活中
最后，我们在这次实习中我们使用了分模块焊接，分模块测试的方法进行硬件电路的焊接和测试，这是我们最宝贵的收获，这样做可以避免走很多弯路。
使得调试也条理分明.
总体上说，这次实习中收获很多,感触也很多.
参考文献
［1］刘凤然.基于单片机的超声波测距系统［J]。
［2］胡汉才.单片机原理及其接口技术[M］.北京:
清华大学出版社
[3］谭洪涛，张学平.单片机设计测距仪原理及其简单应用[J］
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