毕业设计（论文）-超声波倒车测距警报器的设计与制作.doc

中图分类号：中图分类号： 图书馆收藏图书馆收藏 UDC:UDC: 密级：密级： 编号：编号：毕业设计毕业设计设计题目名称：超声波倒车测距警报器的设计设计题目名称：超声波倒车测距警报器的设计与与 制作制作学学 生生 姓姓 名：名： 专业名称：信息电子工程学院信息电子工程学院班 级：通信通信 09-109-1学 制：三年三年学 号：学历层次：指导教师：评 阅 人：论文（设计）提交日期： 2012 年 06 月 11 日论文（设计）答辩日期： 2012 年 06 月 19 日江苏建筑职业技术学院二一二年六月十一日毕业设计成绩评定书 专业、班级 通信 09-1 姓名 邵校 日期 2012-6 1、设计题目 超声波倒车测距警报器的设计与制作 2、设计指导教师（签名） 3、设计评阅人（签名） 评阅日期 4、评定意见及成绩 年 月 日江苏建筑职业技术学院江苏建筑职业技术学院毕业设计（论文）成绩评定表毕业设计（论文）成绩评定表所学专业所学专业通信技术通信技术班级班级通信通信 09-109-1姓名姓名邵校邵校设计题目设计题目超声波倒车测距警报器的设计与制作超声波倒车测距警报器的设计与制作指导教师指导教师张维张维指指导导教教师师评评语语成绩成绩指导教师指导教师日期日期评评阅阅教教师师评评语语成绩成绩评阅教师评阅教师日期日期答答辩辩委委员员会会评评语语成绩成绩负责人负责人日期日期江苏建筑职业技术学院信息电子工程学院毕业设计选题申请报告选题名称： 超声波倒车测距报警器的设计与制作 指导教师： 张维 设计地点： 实训楼 申请人： 邵校 专业： 通信技术 班级： 通信 09-1 班 学号： 0950283117 联系电话：E-Mail：jsxzsx 申请日期： 2011-12-10 一、毕业设计选题依据（选题的意义、同类选题现状分析） 由于超声波在介质中传播不易受干扰，方向性好，能量集中度高，传播距离远等特点，因而经常被用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪。为此，深入研究超声波的产生与传播规律、研发高效率收发电路，对于超声波检测技术的发展具有十分重要的现实意义。 随着人们生活水平的提高，越来越多的人拥有了汽车。随着城市化的加快，道路显得很拥挤。尤其是很多新手驾车，倒车时经常发生擦碰。经常因为一些小问题，造成车尾的损坏，车身被刮花。如果有可以测距的硬件，提示车尾与障碍的距离，让新手摆脱倒车的恐惧。因此，设计一种超声波测距仪就显得非常重要了。二、毕业设计方案1、 毕业设计目标、设计内容和拟解决的关键（技术）问题设计目标：通过利用单片机的知识，还有传感器的性能，设计出一种测距报警器，当探头距离挡板小于 80cm 时，蜂鸣器响，相应的红灯亮，实现报警功能，还有按键功能，通过按键实现复位效果，以及 LED 实时显示 80cm 到 500cm 之间的数值。 设计内容：利用 AT89C52 单片机控制超声波传感器，传感器检测的数据送给单片机分析。分析后实现功能。 拟解决的关键问题：单片机与外围电路的接口问题。2、 拟采取的设计方法（包括开发平台选择） 、试验方案及可行性分析（1）先使用 Protues7 画出电路图，再依据电路图焊出实物。（2）用 Keil uvision4 编写程序并进行编译，直到没有错误。（3）用 Professional 进行软件仿真，仿真成功后通过开发板将源程序下载到 AT89C52中，用硬件实现软件仿真的结果。3、 毕业设计的计划进度（设计时间安排）2011.12.10-2011.12.20：知识和技术准备，确定选题，收集原始资料2011.12.21-2011.12.25：进行系统分析，确定思路2011.12.26-2012.01.07：编写程序 三、设计成果达到的目标 基于完成一个结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、智能化的倒车测距报警器，通过简单的测验，就可以模拟倒车防撞，实现报警功能。 在设计的过程中，了解并掌握了超声波传感器的原理，以及 AT89C52 的芯片功能。当挡板与测距仪差距在 80cm 到 500cm 时，LED 显示屏显示距离数值。当挡板与测距仪差距小于等于 80cm 数值时，指示灯亮，蜂鸣器报警。学生签名：2011 年 12 月 18 日 四、指导教师意见指导教师：年 月 日五、毕业设计领导小组处理意见负责人：年 月 日 毕业设计任务书班级：通信班级：通信 09-109-1 学生姓名：邵校学生姓名：邵校 学号：学号：0950283117题目：题目： 超声波倒车测距报警器的设计与制作设计时间：设计时间：2011.4.20设计任务及要求设计任务及要求1完成该课题必须重点研究单片机控制、脉冲电路、晶振和复位电路等关键问题和理论。2研究方案的设计、研究方法和手段要合理，符合理论与实践的要求。3超声波倒车测距警报器控制系统首先要能正确检测距离并能正确显示,并有及时报警的 功能。4. 进一步熟悉和掌握单片机的工作原理和结构功能，熟悉其基本的振荡和复位电路原理。5. 熟悉单片机 I/O 口的基本输入输出功能以及 I/O 口的扩展使用。6. 掌握单片机内部功能模块的应用：如定时器、计数器、中断系统等。7. 掌握按键与单片机连接的使用以及数码管接口电路设计。8. 熟悉 PCB 板的布线、腐蚀和元器件的焊接的流程和方法，进一步掌握电路板的检测顺序 和方法。参考资料参考资料1 刘凤然，基于单片机的超声波测距系统，传感器世界，20012 王敬华，C 语言程序设计教程（第二版） ，清华大学出版社，20093 何希才，薛永毅.传感器及其应用实例，机械工业出版社，20044 胡汉才，单片机原理及其接口技术，清华大学出版社，20045 吴斌方，刘民，熊海斌，超声波测距传感器的研制，湖北工学院学报，2004 6 谭洪涛，张学平，单片机设计测距仪原理及其简单应用，现代电子技术，2004应提交的设计文件及成果应提交的设计文件及成果1毕业设计说明书2设计成品（包括成果源程序、设计说明书电子文档、任务书电子文档等）任务下达时间：任务下达时间： 完成时间：完成时间： 指导教师：张维指导教师：张维信息电子工程学院 通信技术 专业 09 级毕业设计（论文）中期检查表指导教师： 张维 专业班级： 通信 09-1 课题名称超声波倒车测距报警器的设计与制作学生姓名邵校项 目内 容 及 要 求检查结果（优、良、中、及格、不及格）1具备符合要求的任务书、指导书；准备情况2各类的标准、设计手册、参考资料齐全；1符合专业培养要求；2工作量、难易适度；选题情况3结合科研、生产的实际；1对工作认真负责，及时指导、答疑、质疑，保证足够指导时间；2注意启发诱导、因材施教；3能以身作则、严格要求学生；指导教师指导情况4有利于学生创新素质的培养；1独立完成全部工作量；2遵守纪律，出勤率高；学生设计情况3工作进度符合计划要求；综合评价保证质量的建议或措施检查教师签名：检查日期： 摘摘 要要超声波具有指向性强，能量消耗缓慢，传播距离较远等优点，所以，在利用传感器技术和自动控制技术相结合的测距方案中，超声波测距是目前应用最普遍的一种，它广泛应用于防盗、倒车雷达、水位测量、建筑施工工地以及一些工业现场。本课题详细介绍了超声波传感器的原理和特性，以及 Atmel 公司的 AT89C52 单片机的性能和特点，并在分析了超声波测距的原理的基础上，指出了设计测距系统的思路和所需考虑的问题，给出了以AT89C52 单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪的硬件电路和软件设计方法。该系统电路设计合理、工作稳定、性能良好、检测速度快、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求。关键词：超声波测距 单片机 AT89C52 传感器目目 录录1 1 课题目标任务课题目标任务.11.1 设计的主要内容 .11.1.1 本课题的总体介绍 .11.1.2 工作内容.11.1.3 课题的具体任务 .11.2 设计的要求与数据 .11.3 设计目的 .12 2 AT89C52AT89C52 芯片、超声波简介芯片、超声波简介.22.1 AT89C52 芯片的引脚结构 .22.2 超声波测距原理 .43 3 硬件设计硬件设计.63.1 硬件电路.63.2 复位电路 .63.3 显示电路 .73.4 超声波发射与接收电路 .84 4 软件设计软件设计.104.1 计算距离程序 .104.2 超声波发生程序 .114.3 超声波接收中断程序 .114.4 软件去抖 .124.5 主程序 .145 5 系统调试系统调试.155.1 硬件调试 .165.2 软件调试 .16结结 束束 语语 .18致致 谢谢 .19参考文献参考文献 .20附录（附录（1 1）超声波测距原理图）超声波测距原理图 .21附录（附录（2 2）超声波测距双面板实物图）超声波测距双面板实物图 .22附录（附录（3 3）元件清单）元件清单 .24附录（附录（4 4）芯片程序）芯片程序 .25江苏建筑职业技术学院毕业设计说明书11 课题目标任务课题目标任务1.1 设计的主要内容设计的主要内容.1 本课题的总体介绍本课题的总体介绍对超声波倒车测距警报器进行方案设计，并设计出相应的硬件电路和系统软件设计，做出控制系统。.2 工作内容工作内容1) 完成超声波倒车测距警报器总体方案设计、电路设计。2) 连接完整的硬件电路并能调试出正确的结果。.3 课题的具体任务课题的具体任务1) 超声波倒车测距警报器系统基于单片机控制，系统设计电路由输入脉冲电路、单片机、晶振和复位电路和控制电路等部分组成。2) 设计超声波倒车测距警报器的测试及显示系统,及报警系统。1.2 设计的要求与数据设计的要求与数据1) 完成该课题必须重点研究单片机控制、脉冲电路、晶振和复位电路等关键问题和理论。2) 研究方案的设计、研究方法和手段要合理，符合理论与实践的要求。3) 研究方案的实现超声波倒车测距警报器控制系统首先要能正确检测距离并能正确显示,并有及时报警的功能。1.3 设计目的设计目的1）进一步熟悉和掌握单片机的工作原理和结构功能，熟悉其基本的振荡和复位电路原理。2）熟悉单片机 I/O 口的基本输入输出功能以及 I/O 口的扩展使用。3）掌握单片机内部功能模块的应用如定时器、计数器、中断系统等。4）掌握按键与单片机连接的使用以及数码管接口电路设计。5）熟悉 PCB 板的布线、腐蚀和元器件的焊接的流程和方法，进一步掌握电路板的检测顺序和方法。江苏建筑职业技术学院毕业设计说明书22 2 AT89C52AT89C52 芯片、超声波简介芯片、超声波简介 AT89C52 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能 CMOS8 位微处理器，俗称单片机。该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的AT89C52 是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。AT89C52 相对于 AT89C51 新增加很多功能，性能有了较大提升。ISP 在线编程功能，这个功能的优势在于改写单片机存储器内的程序不需要把芯片从工作环境中剥离，这是一个强大易用的功能；AT89C52 的工作频率为 33MHz，大家都知道 AT89C51 的极限工作频率只有24MHz，就是说 89C52 具有更高工作频率，从而具有了更快的计算速度；具有双工 UART 串行通道； 双数据指示器；电源关闭标识；全新的加密算法，这使得对于 89C52 的解密变为不可能，程序的保密性大大加强，这样就可以有效的保护知识产权不被侵犯；兼容性方面：向下完全兼容 51 全部字系列产品,比如 8051、89S51 等等早期 MCS-51 兼容产品。 超声波是指频率高于 20000Hz 的一种人无法听见的声波。人耳朵能听到的声波频率为2020000Hz，当声波的振动频率大于 20000Hz 时，人耳无法听到。因此，我们把频率高于20000 赫兹的声波称为“超声波” 。 超声波方向性好，穿透能力强，能够传递信息，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远。超声波在医学、军事、工业、农业，渔业上有很多的应用。可用于测距、测速、测障、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒、检查金属产品的缺陷、焊接铝金属、洗衣服、在坡璃上钻孔、以及寻找沉没了的船只等等。超声波的波长相对来说比声波要短，通常的障碍物都会比超声波的波长大很多，所以说超声波的衍射能力不是很强，在介质一定密度不变的情况下，超声波能够沿着波的方向一致沿直线传波，超声波的波长相对来说越短的话，直射能力就越好。 当声音在空气中传播时，推动空气中的微粒往复振动而对微粒做功。声波功率就是表示声波做功快慢的物理量。在相同强度下，声波的频率越高，它所具有的功率就越大，所以说超声波跟声波相比呢，超声波的功率比声波要大很多。2.12.1 AT89C52AT89C52 芯片的引脚结构芯片的引脚结构本次设计采用了常见的 AT89C52 单片机为核心处理器。AT89C52 是一个低功耗，高性能CMOS 8 位单片机，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准 MCS-51 指令系统及 80S51 引脚结构，AT89C52 具有 40 个引脚，4k Bytes Flash 片内程序存储器，128 Bytes 的随机存取数据存储器（RAM），32 个外部双向输入/输出（I/O）口，5 个中断优江苏建筑职业技术学院毕业设计说明书3先级 2 层中断嵌套中断，2 个 16 位可编程定时计数器,2 个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。AT89C52 单片机共有 40 个引脚，其引脚如图 2.1 所示。 图图 2.12.1 AT89C52AT89C52 引脚图引脚图江苏建筑职业技术学院毕业设计说明书42.22.2 超超声声波波测测距距原原理理声音是与人类生活紧密相关的一种自然现象。当声的频率高到超过人耳听觉的频率极限(根据大量实验数据统计，取整数为 20000 赫兹)时，人们就会觉察不出周围声的存在，因而称这种高频率的声为“超”声。人耳的听觉范围如图 2.2 所示。图图 2.22.2 人耳的听觉范围人耳的听觉范围目前各种超声波仪器和装置已经广泛地应用在了工业、通信、医疗等许多行业中。超声检测技术的基本原理是利用某种待测的非声量(如密度、浓度、强度、弹性、硬度、粘度、温度、流量、液位、厚度、缺陷等)之间存在着的直接或间接的关系，在确定了这些关系之后就可通过测定这些超声物理量来测出待测的非声量。正是在这种工作原理下，我们可以充分地利用超声波的各种特性来研制超声波传感器，配合不同的信号处理与显示电路完成许多待测量的检测工作。超声波具有与电磁波相似的一面，同时又有其自身的一些特点:1）能以各式各样的传播模式(纵波、横波、表面波、薄板波)在气体、液体、固体或它们的混合物等各种媒质中传播，也可在光不能通过的金属、生物体中传播，是探测物质内部的有效手段。2）由于超声波与电磁波相比速度慢，对于相同的频率波长短，容易提高测量的分辨率。3）由于传播时受介质声速、声阻抗和衰减常数的影响大，所以，反过来可由超声波传播的情况测量物质的状态。 超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇江苏建筑职业技术学院毕业设计说明书5到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。由此可见，超声波测距原理与雷达原理是一样的。 测距的公式表示为： L=CT/2 式中 L 为测量的距离长度； C 为超声波在空气中的传播速度； T 为测量距离传播的时间。 超声波测距主要应用于倒车提醒、建筑工地、工业现场等的距离测量， 虽然目前的测距量程上能达到百米，但测量的精度往往只能达到厘米数量级。 由于超声波易于定向发射、方向性好、强度易控制、与被测量物体不需要直接接触的优点，是作为液体高度测量的理想手段。在精密的液位测量中需要达到毫米级的测量精度，但是目前国内的超声波测 距专用集成电路 都是只有厘米级的测量精度。在超声波的传播速度是准确的前提下，测量距离的传播时间差值精度只要在达到微秒级，就能保证测距误差小于 1mm。使用的 12MHz 晶体作时钟基准的 AT89C52 单片机定时器能方便的计数到 1s 的精度，因此系统采用 AT89C52 定时器能保证时间误差在1mm 的测量范围内。江苏建筑职业技术学院毕业设计说明书63 3 硬件设计硬件设计3.13.1 硬件电路硬件电路该设计的硬件电路由主控部分(单片机 AT89C52)、计时部分（实时时钟芯片 DS1302） 、显示部分（八段数码管） 、超声波发射与接收 4 个部分组成。各部分之间相互协作，构成一个统一的有机整体，实现功能。各部分的硬件结构图如图 3-1，整体电路图如图 3-2 所示。 图图 3-1 硬件结构图硬件结构图图图 3-2 整体电路图整体电路图3.23.2 复位电路复位电路单片机AT89C52作为主控芯片，控制整个电路的运行。单片机外围需要一个复位电路，复位电路的功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤消复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。该设计采用含有电阻的复位电路，复位电路可以有效的解决电江苏建筑职业技术学院毕业设计说明书7源毛刺和电源缓慢下降（电池电压不足）等引起的问题，在电源电压瞬间下降时可以使电容迅速放电，一定宽度的电源毛刺也可令系统可靠复位。 复位是单片机的初始化操作，使 CPU 及各专用存储器处于一个确定的初始状态，其中把PC 的内容初始化为 0000H，使单片机从 0000H 单元开始执行程序，除了系统的正常开机（上电）复位外，当程序运行出错或操作错误使系统处于死循环状态时，为摆脱困境，可按复位键进行复位，复位电路由片外和片内两部分电路组成。AT89C52 的 RST 引脚为复位引脚，只要在 RST 引脚上出现两个机器周期以上的高电平，即可实现复位。复位通常有上电复位和按键复位两种方法。本设计采用的是按键复位，当按下按键后，电容被短路，RST 引脚就处于高电平，就可以达到复位的目的。复位电路如图 3.3 所示。图图 3.33.3 复位电路复位电路3.33.3 显示电路显示电路四段数码显示管有两种，一种是共阳极数码管，其内部是由八个阳极相连接的发光二极管组成；另一种是共阳极数码管，其内部是由四个阳极相连接的发光二极管组成。二者原理不同但功能相同。本设计的时间显示选用四个共阳极四段数码管 LED，其外形和内部结构如图 3.4 所示。 江苏建筑职业技术学院毕业设计说明书8图图 3.43.4 显示电路显示电路 3.43.4 超声波发射与接收电路超声波发射与接收电路 超声波发射部分是为了让超声波发射换能器 TCT40-16T 能向外界发出 40 kHz 左右的方波脉冲信号。编程由单片机 P1.0 端口输出 40 kHz 左右的方波脉冲信号，由于单片机端口输出功率不够，40 kHz 方波脉冲信号分成两路，送给一个由 74HC04 组成的推挽式电路进行功率放大以便使发射距离足够远，满足测量距离要求，最后送给超声波发射换能器 TCT40-16T以声波形式发射到空气中。TCT40-16T 发射的超声波在空气中传播，遇到障碍物就会返回。超声波发射部分的电路如图 3.5 所示。超声波接收部分是为了将反射波(回波)顺利接收到超声波接收换能器 TCT40-16R 进行转换变成电信号，并对此电信号进行放大、滤波、整形等处理后，这里用索尼公司生产的集成芯片 CX20106A，得到一个负脉冲送给单片机的 P3.2(INT0)引脚，以产生一个中断。超声波接收部分的电路，如图 3.6.所示。江苏建筑职业技术学院毕业设计说明书9 图图 3.53.5 超声波发射部分电路超声波发射部分电路 图图 3.63.6 超声波接收部分电路超声波接收部分电路江苏建筑职业技术学院毕业设计说明书104 4 软件设计软件设计 超声波测距仪的软件设计主要由主程序、超声波发生子程序、超声波接收中断程序及显示子程序组成。我们知道 C 语言程序有利于实现较复杂的算法，而超声波测距仪的程序既有较复杂的计算（计算距离时） ，又要求精细计算程序运行时间（超声波测距时） ，所以控制程序采用 C 语言编程。4.14.1 计算距离程序计算距离程序 超声波测距的原理为超声波发生器 T 在某一时刻发出一个超声波信号，当这个超声波遇到被测物体后反射回来，就被超声波接收器 R 所接收到。这样只要计算出从发出超声波信号到接收到返回信号所用的时间，就可算出超声波发生器与反射物体的距离。距离的计算公式为： 2)*(2dtcs 其中，d 为被测物与测距仪的距离，s 为声波的来回的路程，c 为声速，t 为声波来回所用的时间。 在启动发射电路的同时启动单片机内部的定时器 T0，利用定时器的计数功能记录超声波发射的时间和收到反射波的时间。当收到超声波反射波时，接收电路输出端产生一个负跳变，在 INT0 端产生一个中断请求信号，单片机响应外部中断请求，执行外部中断服务子程序，读取时间差，计算距离。部分源程序如下： TR0=0; TH1=0 x9E; TL1=0 x57; t=TH0; t=t*256+TL0; t=t-29; s=t*csbc/2; TR1=1; cl=0; csbint=1; 江苏建筑职业技术学院毕业设计说明书114.24.2 超声波发生程序超声波发生程序 超声波发生子程序的作用是通过 P3.1 端口发送 2 个左右超声波脉冲信号（频率约40kHz 的方波） ，脉冲宽度为 12s 左右，同时把计数器 T0 打开进行计时。部分源程序如下： EA=1; /开中断 TMOD=0 x11; /设定时器 0 为计数，设定时器 1 定时 ET0=1; /定时器 0 中断允许 ET1=1; /定时器 1 中断允许 TH0=0 x00; TL0=0 x00; TH1=0 x9E; TL1=0 x57; csbds=0; csbout=1; cl=0; csbs=8; jpjs=0; sj1=50; sj2=200; sj3=580; 4.34.3 超声波接收中断程序超声波接收中断程序超声波测距仪主程序利用外中断 0 检测返回超声波信号，一旦接收到返回超声波信号（即 INT0 引脚出现低电平） ，立即进入中断程序。进入中断后就立即关闭计时器 T0 停止计时，并将测距成功标志字赋值 1。如果当计时器溢出时还未检测到超声波返回信号，则定时器 T0 溢出中断将外中断 0 关闭，并将测距成功标志字赋值 2 以表示此次测距不成功。 接收终断流程图如图 4.1 所示。江苏建筑职业技术学院毕业设计说明书12 图图 4.14.1 接收终断流程图接收终断流程图以下为接收终断部分程序： while(csbint) i+; if(i=4000) /上限值 csbint=0; delay(200); LED1=1; 4.44.4 软件去抖软件去抖 按键在按下时会产生电平的变化，通常是由高电平变为低电平，而且这一过程也不是江苏建筑职业技术学院毕业设计说明书13瞬间完成的，按键按下之后，电平会有一段不稳定变化的时间。一般情况下，我们的程序读取这个电平变化并做相关的动作。但由于机械按键的局限性，当系统受到外力而产生抖动或其它动作时，也可能使系统内部产生电平变化（通常这种变化持续的时间非常短） ，这种现象称之为按键的“抖动” 。这种“抖动”显然不是我们期望出现的，一旦程序中没有针对它进行特殊处理，这种隐患很可能导致系统执行我们不希望出现的动作，进而可能酿成一场悲剧。避免按键“抖动”的操作就称之为“消抖” 。目前，单片机的消抖主要分为软件消抖和硬件消抖。其中，软件消抖增加软件资源，但不增加硬件成本，硬件消抖反之。现在普遍采用的是软件消抖的方式。软件消抖具体的操作思路是：当监听到按键被按下时，不立刻执行相关的操作，而进行一定时间的延时（通常是 50ms） ，之后再次检测按键是否被按下，如果此时按键仍然被按下，则判定按键确实被按下了（因为不论是异常情况导致的抖动还是正常情况下按键被按下产生的电平变化都会在这一段时间内过去，紧接着的电平将会是稳定的） ，然后进行按键被按下之后所需要的操作，否则判定按键未被按下，继续监听按键状态。软件去抖流程图如图 4.2 所示。 图图4.24.2软件去抖流程图软件去抖流程图以下为软件去抖部分程序： Void keyscan() /键盘处理函数 xx=0; 江苏建筑职业技术学院毕业设计说明书14 if(k1!=1) / 判断开关是否按下 delay(100); /延时去抖动 if(k1!=1) / 判断开关是否按下 while(!k1) delay(25); xx+; if(xx1000) jpjs+; if(jpjs3) k4cl(); jpjs=0; xx=0; switch(jpjs) case 1: k1cl();break; case 2: k2cl();break; case 3: k3cl();break; 4.54.5 主程序主程序 主程序完成初始化工作、各路超声波发射和接收顺序的控制。定时中断服务子程序完成三方向超声波的轮流发射，外部中断服务子程序主要完成时间值的读取、距离计算、结果的输出等工作。主程序首先是对系统环境初始化，设置定时器 T0 工作模式为 16 位定时计数器模式。置位总中断允许位 EA 并给显示端口 P0 和 P1 清 0。然后调用超声波发生子程序送出一个超声波脉冲，为了避免超声波从发射器直接传送到接收器引起的直射波触发，需要延时约0.1 ms（这也就是超声波测距仪会有一个最小可测距离的原因）后，才打开外中断 0 接收返回的超声波信号。由于采用的是 12 MHz 的晶 振，计数器每计一个数就是 1s，当主程序检测到接收成功的标志位后，将计数器 T0 中的数（即超声波来回所用的时间）计算。主程序流程如图 4.3 所示。江苏建筑职业技术学院毕业设计说明书15 图图 4.34.3 主程序流程图主程序流程图 江苏建筑职业技术学院毕业设计说明书165 5 系统调试系统调试5.15.1 硬件调试硬件调试.1 基本电路板检查基本电路板检查根据前面的研究完成各个电路模块的原理设计并生成 PCB 图，制作电路板，进行实验调试。（1）检查印制板的印制线是否有断路，是否有毛刺，是否与其它线或是焊盘粘连，焊盘是否有脱落，过孔是否有未金属化现象等等。（2）先用万用表复核目测中认为可疑的连接或是接点，检查它们的通短状态是否与设计规定相符。再检查各种电源线与地线之间是否有短路现象，如有再仔细检查出并排除。短路现象一定要在器件安装及加电前检查出。（3）路接通电源后，用手摸一下芯片是否发热，如果发热，立即关掉电源，稍后再进行再次检测。如果没有发热，再测试芯片的 VCC 端电压是否达到设计要求，接地端是否都接地。.2 主控模块调试主控模块调试在本次设计中，主控模块是非常重要的部分，它不仅是本次设计的核心。在本次硬件调试中也遇到了问题，接上电源的时候，数码管不亮，没有任何显示，于是做了如下工作：(1) 检查电源是否通电，发现指示灯亮。(2) 切断一些与电源连接的电路。(3) 检查电源插坐的连接情况，更换电源插坐。5.25.2 软件调试软件调试当硬件制作完成后，软件制作也是不可轻视的部分，通过本次毕业设计，总结经验如下：（1）先进行人工检查。写好程序后，不要立刻烧入单片机，先对纸面上的程序进行人工检查。由于采用 C 语言编程，所以要特别小心地检查语法错误，如括号不配对，漏写分号等，通过仔细的检查，发现并排除这些错误。（2）人工检查无误后，上机调试。在编译时给出的语法错误的信息，根据提示的信息具体找出程序中错误之处并改之，从上至下逐一改正。应当注意的是：有的提示出错行并不是真正出错的行，如果在提示出错的行上找不到错误的话，则应该到上行再找。（3） 当确认程序无语法错误和逻辑错误时，通过直接下载到单片机来调试。采用的是自下到上的调试方法，即单独调好每一个模块，然后再连接成一个完整的系统调试。江苏建筑职业技术学院毕业设计说明书17（4） 程序烧入单片机后，观察各个部件的工作是否正常，功能是否实现。如不能正常工作，则继续检查程序中的相应模块，必要时从上到下重新检查程序。江苏建筑职业技术学院毕业设计说明书18结结 束束 语语毕业设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。随着科学技术发展的日新日异，单片机已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域，在生活中可以说是无处不在。这次的毕业设计通过搜集单片机的相关资料和撰写论文对我来说是一次非常难得的锻炼机会，可以说已经囊括了大学期间大部分的知识。从选题到定稿，从理论到实践把所学的专业认识充分运用起来解决具体的问题，不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。对于我来说这不仅仅是一次毕业设计，更重要的是在设计的过程中提高了我学习的能力、解决问题的能力和实际工作的能力,这些技能和方法都会对将来的工作有很大的帮助。因此作为二十一世纪的大学生，掌握单片机的开发技术是十分重要的。回顾起此次单片机毕业设计，至今我仍感慨颇多，可以说得是苦多于甜，但是也学到很多很多的东西。通过这次毕业设计我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。同时在毕业设计的过程中发现了自己的不足之处：对以前所学过的知识理解得不够深刻掌握得不够牢固。比如说三极管PNP管脚不懂怎么放置，不懂分得二极管的正负极，对单片机汇编语言掌握得不够好。通过这次毕业设计，把知识温故知新。江苏建筑职业技术学院毕业设计说明书19致 谢本次毕业设计课题能够顺利完成，首先要感谢张维老师的悉心指导。由于我基础薄弱，很多东西要边做边学，进度一直较慢。在文章的撰写方面，老师给了我很多指导性的意见，让我少走了很多弯路。在多次更换板子焊接，差点失去信心的情况下，张老师的鼓劲让我有了战胜困难的勇气。同时基于单片机实现超声波测距是一个当前比较热门、具发展潜力的课题，也是一个创新性比较强的课题，给了我一个很好的体验研究过程的机会。其次，还要感谢何尔飞和李威同学。在做这个课题之前我对这个领域非常陌生，由于何尔飞同学物理基础扎实，在硬、软件方面都有很多实际操作经验，他给我推荐了一些相关的书籍，还抽出时间给我解释单片机方面的基本知识，帮助我学习相关知识，完成毕业设计进度，同时也加速了我对这个领域的了解。最后，还要感谢李威同学在单片机编程和硬件调试方面对我的帮助，以及那些给我提出各方面指导意见的同学们。在大家的帮助下我的毕业设计才得以顺利完成。江苏建筑职业技术学院毕业设计说明书20 参考文献参考文献1.潘仲明.大作用距离超声测距技术研究.长沙:国防科技大学,20062.周元培.超声波及应用.北京:人民邮电出版社,20043.林书玉.超声换能器的原理及设计.北京:科学出版社,2003.4.查济旋，范国良.超声波及其在工业上的应用.北京:科学出版社,20065.张福炎.大学计算机信息技术教程.南京：南京大学出版社，20056.杨志忠.数字电子技术.北京：高等教育出版社.20037.石生.电路基本分析.北京：高等教育出版社.20038.童峰,许水源,许天增.温度补偿在高精度超声波测距中的实践.厦门大学学报,20049.常太华,苏杰,田亮.检测技术与应用.北京:中国电力出版社,200310.林以民.基于超声波测距系统的温度补偿电路设计. 微计算机信息，2004江苏建筑职业技术学院毕业设计说明书21附录（1）超声波测距原理图江苏建筑职业技术学院毕业设计说明书22附录（2）超声波测距双面板实物图江苏建筑职业技术学院毕业设计说明书23江苏建筑职业技术学院毕业设计说明书24附录（附录（3）元件清单）元件清单序号元件名称型号与规格单位数量1电阻R8 R9 R38 R39 1K只42电阻R32 10K只13排阻10K只14电阻R10 R11 R12 R13 R31 2K只55电阻R15 R16 200K只26电阻R14 4R7只17磁片电容C20 C25 30P只28磁片电容C6 330 只19磁片电容C11 C31 104只210磁片电容C9 473只111二级管D11 D12 LED只212电解电容C10 C17 C19 4.7UF只313蜂鸣器蜂鸣器只114超声波探头40R 40T 只215三极管Q1Q5 9012只516电源插座白色只117数码管数码管只418集成电路 74HC04只119晶振12M只120集成电路CX20106A块121单片机AT89S52只122开关RST只123线路板PCB只1江苏建筑职业技术学院毕业设计说明书25附录（附录（4）芯片程序）芯片程序 1 #include 2 sbit k1=P34; 3 sbit csbout=P10; /超声波发送 4 sbit csbint=P32; /超声波接收 5 sbit bg=P33; 6 #define LED P0 7 sbit LED1=P24; /LED 控制 8 sbit LED2=P25; /LED 控制 9 sbit LED3=P26; /LED 控制 10 sbit bj=P20; /报警 11 #define csbc 0.0347 12 13 unsigned char cl,mqzd,csbs,csbds,buffer3,xm1,xm2,xm0,jpjs;/显示标识 14 unsigned char convert10=0 x18,0 x7b,0 x2c,0 x29,0 x4b,0 x89,0 x88,0 x3b,0 x08,0 x09; /09 段码 15 unsigned int s,t,i,xx,j,sj1,sj2,sj3,mqs,sx1; 16 17 void csbcj(); 18 void delay(j); /延时函数 19 void scanLED(); /显示函数 20 void timeToBuffer(); /显示转换函数 21 void keyscan(); 22 void k1cl(); 23 void k2cl(); 24 void k3cl(); 25 void k4cl(); 26 void offmsd(); 27 28 void main() /主函数 29 30 EA=1; /开中断 31 TMOD=0 x11; /设定时器 0 为计数，设定时器1 定时 32 ET0=1; /定时器 0 中断允许 33 ET1=1; /定时器 1 中断允许 34 TH0=0 x00; 35 TL0=0 x00; 36 TH1=0 x9E; 37 TL1=0 x57; 38 csbds=0; 39 csbout=1; 江苏建筑职业技术学院毕业设计说明书26 40 cl=0; 41 csbs=8; 42 jpjs=0;