【《某超声波测距系统的总体设计案例》1600字】

某超声波测距系统的总体设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u2682某超声波测距系统的总体设计案例 1207451.1整体方案设计 1148851.1.1系统概述 1133551.1.2系统图 189541.1.3设计要求 223311.2方案的选择 290851.1.1控制芯片的选择 21821.1.2超声波电路的选择 3276081.1.3显示电路的选择 3190061.1.4报警电路的选择 359161.1.5复位电路的选择 31.1整体方案设计1.1.1系统概述整个系统选取STC89C52单片机作为主要元件，和电阻电容等器件相互配合，组成最小的单片机系统[10]。其它各个模块根据的单片机系统来设计。其中包括，超声波发射接收模块HC-SR04，作为距离传感器，用来测量与障碍物的距离；显示模块，选取4位一体的共阳极LED数码管显示器作为显示模块，用来显示传感器测量到与障碍物之间的距离值；按键模块，主要是对报警值的设置；蜂鸣器和发光二极管的报警电路，当传感器测量到与障碍物之间的值小于等于设置的报警值时，进行声光报警；最后是电源模块，采用5V的USB供电。如果本系统需要测量的地方没有电源，可以使用移动式便捷电源供电。1.1.2系统图超声测距仪大致分为电源电路，STC89C52集成芯片，数码管显示器，报警电路，超声波发射和接收装置和按键电路设置电路。系统图如图1.1所示。图1.1系统图1.1.3设计要求（1）测量范围0.02m-4m；（2）测量精度1cm；（3）数码管显示测量结果；（4）可设置报警值，报警值可以断电保存；（5）当小于报警值时，进行声光报警。1.2方案的选择1.1.1控制芯片的选择方案1：使用DSP作为系统管理器。DSP（数字信号控制器）是一种专用的微处理器，是一种利用数字信号处理大量信号的设备[11]。DSP具有对元件值的容限不敏感，温度和环境等较小的外部因素会受到影响，易于组装，可以频繁分配控制权，并调整平衡控制器以实现自给自足。但是，DSP硬件电路比较复杂，价格昂贵，数字系统中的晶体管等器件性能高且不可靠。方案2：使用一台微型计算机作为系统控制器STC89C52。单中心计算机具有可靠性高，效率高，功耗低等优点，并且发展迅速，可扩展性强，具有强大的计算应用程序，灵活的软件，程序和自由度[12]。它可以用于通过软件程序理解许多逻辑功能。本身带有定时器、计数器，可以用来定时和计数，并且其功耗低，体积小，计数成熟和成本低等优点。在以上研究的基础上，设计选取了第二个方案，即以微控制器为控制器的STC89C52。1.1.2超声波电路的选择方案一：采用独立的元器件，自己进行超声波电路的设计，包括超声波的发射电路、接收电路，以及相关的放大电路和滤波电路。方案二：采用市面上流行的HC-SR04超声波模块。方案比较：方案一中，各个模块都是用独立的元器件焊接而成的，由于没有超声波调试的仪器，做起来有很大的难度，尤其是后期的调试。而采用方案二中的HC-SR04模块，该模块价格便宜，质量稳定可靠，使用起来也很简单方便，很适合于这次所设计的超声波测距系统，故采用方案二。1.1.3显示电路的选择显示器很明显是各种各样电子产品中不可缺少的部分，几乎所有电子产品都会用到不同的显示器，唯一的不一样的地方在于显示器结构类型不同而已。其中，最简单的显示器可以使用LED数码管显示。因为该设计只需要显示的距离范围在4米之内，所以采用一个四位一体共阳极的LED数码管显示所测距离的数值。1.1.4报警电路的选择方案一：灯光报警：可以选择较为简单且经济实惠的各种各样的发光二极管作为电路的报警系统。方案二：声音报警：有很多种类的蜂鸣器可以用作电路的报警系统。可以选择具备体积小，功耗低等优点蜂鸣器。综合考虑后进行灯光报警和声音报警一起选用。报警电路选取较为简单的5V有源蜂鸣器和5mm红发光二极管组成。另外附带一个阻值为1K和一个阻值为10K的电阻。1.1.5复位电路的选择在单片机的日常工作中，除了对系统进行正常的初始化外，当系统因程序故障或元器件故障而停止工作时，为了解决这个问题，还必须复位重新启动，因此，系统复位电路就显得尤为重要。方案一：通电自动复位：当电路连接电源时，复位电路自动启动，将测距仪初始化。方案二：按键复位：在电路中加上按键和复位电路相连，当通电时，需按下按键才能将测距仪初始化。方