基于STCC的超声波测距专业系统设计

接口试验汇报题目：基于STC89C52超声波测距系统设计一．试验目标 经过此次试验，掌握单片机C语言程序设计，利用VC设计界面程序，实现单片机和PC机通信。深入了解单片机内部结构，增强分析能力，并在实践过程中发觉问题、处理问题，提升设计和调试微机应用系统能力。二．试验方案论证本试验采取了三个定时器和串口直接下载，在本科使用过AT89S52只要两个定时器，而且只能用专门下载器去下载程序，所以它已经不能满足此次试验所设计系统要求。而微处理器STC89C52单片机内部有三个定时器。还支持ISP下载，只要一个MAX232和部分廉价元件就能写程序，就不用专门下载口和下载器，直接用串口下载。而且它是一款增强型51单片机，完全兼容MCS-51，价格较低，还增加了新功效，比如新增两级中止优先级，多一个外中止，内置EEPROM，硬件看门狗，含有掉电模式，512B数据存放器，8K程序存放器等，这大大方便了本系统设计。本试验设计系统选择超声波传感器为T/R40，能够经过控制产生40kHz方波，来人工控制超声波传感器对超声波收发。产生40kHz方波我首先想到是用NE555产出，经过实践调试特难。经过在网上查阅资料，发觉用单片机定时器产生既避免了调试困难，又正确。所以本系统由单片机使用定时器1编程产生40kHz方波。由P1.6口输出，再经过74LS04驱动超声波传感器T40发射超声波。发射出去超声波经障碍物反射回来后，由超声波传感器R40接收到信号.经过接收电路检波放大、积分整形及一系列处理送至单片机。单片机将发射脉冲到接收反射脉冲时间间隔经过串口发送给上位机，上位机利用声波传输速度和时间数据计算出到障碍物距离。另外，为了提升测距精度，本系统采取温度赔偿修正声速。测温模块关键由18B20完成。三．系统整体框图T40T40单片机MAX232串口RS232PC机PIC16F87774LS04R40CX618B20测温蜂鸣器报警四．系统软硬件设计1系统硬件设计1.1RS232电平转换电路 52单片机串口是RS-232C标准串口.RS-232标按时在RS-232标准基础上经过改善形成。其适合于数据速率在0至20kb/s范围内通信，此次试验传送数据时波特率为9600，8位数据，无校验。 具体电路图以下：图1RS232电平转换电路1.2单片机及电源接口部分电路 单片机部分复位及晶振电路全部是常见接法，电源用一个按键控制接通和断开，使得程序下载变得方便。 具体电路以下：图2单片机部分电路图3电源部分电路1.3超声波发射电路为了提升发射强度，发射电路由反相器74LS04和超声波换能器组成，用推免形式将方波信号加到超声波换能器两端，能够提升超声波发射强度。输出端采取两个反相器并联，用于提升驱动能力。图4是数字电路组成超声波发射电路，它有单片机输出40KHZ方波信号一路径一级反相器后送到超声波换能器一个电极，另一路径两级反相器后送到超声波换能器另一个电极。具体电路以下：图4超声波发射电路1.4超声波接收电路超声波接收电路关键由CX6A组成。集成电路CX6A是日本索尼企业一款红外线检波接收专用芯片，常见于电视机红外遥控接收器。CX6A用于在输入信号过强时预防前置放大器过载，内部设有带通滤波器，频率f0可由5脚外接电阻或电位器调整。使用时调整方便，抗电磁干扰能力强。考虑到红外遥控常见载波频率38kHz和测距超声波频率40kHz较为靠近，能够利用它制作超声波检测接收电路，试验证实，用CX6A接收超声波（无信号时输出高电平）含有很高灵敏度和抗干扰能力。合适更改电容C11大小，能够改变接收电路灵敏度和抗干扰能力。具体电路以下：图5超声波接收电路1.5温度修正电路电路关键采取MAXIM企业DS18B20作为温度传感和测量装置，测量分辨率可选9位或12位。所以完全能够满足一般条件下测温要求。DS18B20采TO一92型封装只有3个引脚，一根电源线，一根地线，一根数据线，每片DS18B20有一个64位串行代码存放器。这里用P3.6口作为和DS18B20数据输入输出口。具体电路以下：图6温度修正电路1.5犯错报警电路若上位机和下位机传输数据时犯错则经过P1.7控制蜂鸣器产生报警。具体电路以下：图7犯错报警电路2.系统软件设计 软件设计关键包含两个部分，一是单片机程序设计，二是上位机程序设计。单片机部分关键包含两部分，一是超声波发射程序设计；二是超声波接收程序设计。2.1.1超声波发射程序超声波发射所需40KHZ方波脉冲是经过单片机定时器/计数器T1工作在定时器工作方法2下产生。定时器/计数器工作方法2含有自动重装计数初值功效。不仅省去了用户程序中重装指令，而且也有利于提升计时精度，很实用和循环定时或循环计数应用。超声波发射频率f0=40KHZ即周期T=1/f0=25us那么超声波发射口P1.6口输出电平经过1/2T即1/2*25us=12us就要跳变一次，能够使用定时器/计数器T1定时12us产生中止，在中止程序中改变P1.6口输出电平。正因为在工作方法2下当计数溢出后能够将计数初值重新加载到TL0中重新计数，所以能够经过软件对超声波脉冲数进行控制，产生一串符合要求超声波脉冲。2.1.2超声波接收中止程序设计和超声波发射程序相比，接收程序设计要简单多。主程序用外部中止0检测超声波返回信号，一旦接收到返回超声波(P3.2引脚出现低电平)，立即进入中止程序。进入该中止后就立即关闭计时器T0，T1停止计时，并将计数值赋给变量，同时测距成功标志位赋1.假如当T0溢出时还未检测到超声波返回信号，则将外部中止0关闭，并准备下一个超声波发射。总起来说下位机程序关键实现采集超声波传输时间值和温度，即时将数据传送给上位机。为确保数据正确，系统采集三次时间值，取三者中间值为最终结果。然后数据传送过程中单片机先发送0xff、0xaa作为握手信号，然后再将两字节定时器定时数据和两字节温度数据进行传送，最终传送校验和。系统运行中，单片机还要接收来自PC机报警控制信息和校验犯错重传信息。单片机串口接收采取中止方法。下位机软件主步骤图以下图7所表示：NNYYN系统初始化等候返回超声波读取定时值置接收成功标志位YN发送超声波测温，清接收次数开总中止开始接收成功标志位依据接收数据控制报警或数据重传发送超声波接收次数加1接收次数为3取中间值，传送数据2.2上位机程序设计 1KHZ正弦波时图形 250HZ正弦波时图形100HZ正弦波时图形20HZ正弦波时图形2HZ正弦波时图形六．总结经过这次接口试验，从查找资料、原理图及PCB设计、电路板制作及焊接、编写程序，到最终调试，我学到了很多东西。在这次试验中，碰