基于AT89C51单片机超声波测距仪的设计.doc

徐州工程学院毕业设计(论文)I图书分类号：密级：毕业设计(论文)基于AT89C51单片机超声波测距仪的设计BASEDONAT89C51ULTRASONICRANGEFINDERDESIGN学生姓名严海波学院名称信电工程学院专业名称电子信息工程技术指导教师高玉芹徐州工程学院毕业设计(论文)II摘要超声波是一种在弹性介质中的机械振荡，它是由与介质相接触的振荡源所引起的，其频率在20000Hz以上。由于它有指向性强、方向性好、传播能量大、传播距离较远等特点，因此常用于测量物体的距离。本文介绍了基于AT89C51单片机的超声波测距仪的软硬件设计，整个系统分为单片机控制模块、发射模块和接收模块组成。程序采用模块化设计，由主程序、预置子程序、发射子程序、接收子程序、显示子程序等模块组成。超声探头接收的信号经单片机综合分析处理后，实现了超声波测距仪的各种功能。关键词超声波AT89C51测量距离徐州工程学院毕业设计(论文)III目录1绪论.11.1研究背景.11.2研究内容.12相关知识.22.1超声波发生器.22.2.单片机的任务.22.3AT89C51单片机主要特性和引脚功能.23理论分析与计算.53.1测量与控制方法.53.3超声波测距误差分析.64系统硬件电路设计.84.1单片机系统及显示电路.84.1.174LS244的简介.94.2超声波发射电路.94.3超声波监测接收电路.104.4显示电路原理.115系统软件设计.125.1主程序.125.2超声波发生子程序和接收子程序.135.3超声波的接收与处理.136单片机系统的可靠性.156.1测试单片机系统的可靠性.156.2单片机的抗干扰性.157软硬件调试.167.1调试.167.2提高精度的方案及系统设计.168系统的扩展.188.1DS18B20的简介.188.11DS18B20的主要特性.188.12DS18B20的外形和内部结构.188.13DS18B20的工作原理.198.14DS18B20有4个主要的数据部件.198.2DS18B20与单片机的连接.208.3DS18B20与51单片机的连接程序.21结论.27致谢.28徐州工程学院毕业设计(论文)IV参考文献.29附录.30附录1电路原理图.30附录2程序源代码.31徐州工程学院毕业设计(论文)11绪论1.1研究背景由于社会不断进步发展，许多传统的测距方法已经无法满足我们的需求，例如在井深，液位，管道长度等场合。还有在很多要求实时测距的情况下，传统的测距方法也很难完成测量的任务。于是，在这种情况下一种新的测距方法诞生了-超声波测距。超声波可用于非接触测量，具有不受光、电磁波以及粉尘等外界因素的干扰的优点，是利用计算超声波在被测物体和超声波探头之间的传输来测量距离的，对被测目标无损害。而且超声波传播速度在相当大范围内与频率无关。超声波的这些独特优点越来越受到人们的重视。目前对于超声波精确测距的需求也越来越大，如油库和水箱液面的精确测量和控制，物体内气孔大小的检测和机械内部损伤的检测等。在机械制造，电子冶金，航海，宇航，石油化工，交通等工业领域也有广泛地应用。此外，在材料科学，医学，生物科学等领域中也占具重要地位。1.2研究内容超声波测距仪主要以单片机AT89C51为核心，其发射器是利用压电晶体的谐振带动周围空气振动来工作的.超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器接收到反射波就立即停止计时。一般情况下，超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离s，即s=340×t/2。本系统的一个亮点就是利用超声波测量距离，超声波具有不受光、电磁波以及粉尘等外界因素的干扰的优点，而且超声波传播速度在相当大范围内与频率无关。