超聲波測距儀畢業(yè)論文-智能遙控小車

1、<p>　　姓 名 王延大 </p><p>　　專 業(yè) 班 級 12電子4班 </p><p>　　論 文 名 稱 智能遙控小車

2、 </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師 梁召峰 </p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書</p><p>　　專業(yè)（班）： 13電子1班 姓名： 陳仕泓</p><p&

3、gt;　　課題名稱、主要內(nèi)容和基本要求</p><p><b>　　進(jìn)度安排</b></p><p><b>　　指導(dǎo)教師評語</b></p><p>　　指導(dǎo)教師簽名： </p><p><b>　　評閱教師評語</b></p>

4、<p>　　評閱教師簽名： </p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績</p><p>　　答辯委員會主任簽名： </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要5</b></p>

5、<p>　　Abstract5</p><p>　　第一章方案的論證6</p><p>　　1.1AVR單片機(jī)的選擇6</p><p>　　1.1.1 AVR單片機(jī)用于智能小車的優(yōu)點(diǎn)：6</p><p>　　1.1.2 AVR單片機(jī)用于智能小車的缺點(diǎn)：6</p><p>　　1.2 C51單片機(jī)

6、的選擇6</p><p>　　1.2.1 STC89C52單片機(jī)簡介工作原理：6</p><p>　　1.2.2 C51單片機(jī)用于智能小車的優(yōu)點(diǎn)：6</p><p>　　1.2.3 C51單片機(jī)用于智能小車的缺點(diǎn)：7</p><p>　　1.2.4 C51單片機(jī)用領(lǐng)域：7</p><p>　　1.3選題的原

7、因及結(jié)果7</p><p>　　第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)9</p><p>　　2.1系統(tǒng)硬件的總體設(shè)計(jì)9</p><p>　　2.1.1系統(tǒng)硬件總體框圖9</p><p>　　2.1.2各個組成模塊9</p><p>　　2.1.3總體電路原理圖12</p><p>　　2.2 遙控電

8、路設(shè)計(jì)12</p><p>　　2.2.1驅(qū)動電路13</p><p>　　第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)16</p><p>　　3.1主程序框圖：16</p><p>　　3.2電機(jī)驅(qū)動程序16</p><p>　　3.4避障模塊、避障框圖19</p><p>　　第四章系統(tǒng)調(diào)試22&l

9、t;/p><p>　　4．1 測試工具：22</p><p>　　4.2 PCB的設(shè)計(jì)制作與安裝22</p><p>　　4.3 調(diào)試過程22</p><p><b>　　結(jié)束語23</b></p><p><b>　　致謝23</b></p&

10、gt;<p><b>　　參考文獻(xiàn)24</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　超聲波具有指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，傳播距離較遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，所以，在利用傳感器技術(shù)和自動控制技術(shù)相結(jié)合的測距方案中，超聲波測距是目前應(yīng)用最普遍的一種，它廣泛應(yīng)用于防盜、倒車?yán)走_(dá)、水位測量、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場。 <

11、;/p><p>　　本文主要是根據(jù)超聲波傳感器的原理和特性，利用傳輸中距離與時間的關(guān)系，計(jì)算從超聲波發(fā)出到途中遇到障礙物反射回來的往返時間，然后利用有關(guān)參數(shù)，由距離計(jì)算公式算出所測距離，此次設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)為核心器件，形成相應(yīng)的測距電路，信號處理電路，自行編制單片機(jī)控制程序，并進(jìn)行硬件調(diào)試、軟件調(diào)試，最后進(jìn)行軟硬件聯(lián)調(diào)，達(dá)到性能要求。</p><p>　　該測距儀主要由超聲波發(fā)射器

12、電路、超聲波接收器電路、單片機(jī)控制電路、環(huán)境溫度檢測電路及顯示電路構(gòu)成。</p><p>　　關(guān)鍵詞：超聲波測距，51單片機(jī)，傳感器，LED顯示屏等</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　隨著我國汽車產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，我國已開始進(jìn)入私家車時代，而隨之增加的是交通事故的發(fā)生的頻率。為了提高汽車運(yùn)行的安全性，倒車?yán)走_(dá)預(yù)警系統(tǒng)的

13、問世不僅受到了廣大顧客的青睞，也使電子產(chǎn)業(yè)成汽車行業(yè)中的新興熱點(diǎn)。尤其是近年來倒車?yán)走_(dá)受到了商家的熱捧，</p><p>　　很多防盜器的生產(chǎn)商紛紛涉足倒車?yán)走_(dá)，使得我國汽車電子行業(yè)逐漸繁榮起來，倒車?yán)走_(dá)儼然形成一個較大的商機(jī)，市場也開始呈現(xiàn)出一派競爭的態(tài)勢。倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)經(jīng)歷了三個階段，六代技術(shù)的改良。最早的是倒車防撞儀，功能單一只能測試車后限定范圍內(nèi)的障礙物，然后發(fā)出警報(bào)。慢慢的倒車?yán)走_(dá)發(fā)展到可以根據(jù)距離遠(yuǎn)近程

14、度分段報(bào)警。前兩個階段的倒車?yán)走_(dá)一般采用集成電路，所以功能比較單一。</p><p>　　隨著人們對汽車駕駛輔助系統(tǒng)易用性要求的提高，以及單片機(jī)價格不斷下降和汽車電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的要求，新型的倒車?yán)走_(dá)都是以單片機(jī)為核心的智能測距傳感系統(tǒng)。要求倒車?yán)走_(dá)連續(xù)測距并顯示障礙物距離，并采用不同間歇鳴叫頻率的聲音報(bào)警提示距離，讓駕駛員全神貫注地注視場景。汽車電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展還要求作為駕駛輔助系統(tǒng)子系統(tǒng)的倒車?yán)走_(dá)具有通信

15、功能，能夠把數(shù)據(jù)發(fā)送到汽車總線上。如最為先進(jìn)的倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)為智能可視倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)，它在車尾部裝上針孔攝像頭，倒車時可以在顯示屏上顯示車后的真實(shí)圖像。而倒車?yán)走_(dá)控制系統(tǒng)的核心部分就是超聲波測距儀的研制。因此，設(shè)計(jì)好的超聲波測距儀就顯得非常重要了。這就是我設(shè)計(jì)超聲波測距儀的意義。</p><p><b>　　方案的論證</b></p><p>　　1.1AVR單片機(jī)的選擇

16、</p><p>　　1.1.1 AVR單片機(jī)用于超聲波測距儀的優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　1)高可靠性、作用強(qiáng)、低功耗和低價位。</p><p>　　2)多種頻率的內(nèi)部RC振蕩器、上電自動復(fù)位、看門狗、啟動延時等作用，零外圍電路也可以工作。</p><p>　　3)在相同的系統(tǒng)時鐘下AVR運(yùn)行速度最快。</p><p&g

17、t;　　1.1.2 AVR單片機(jī)用于超聲波測距儀的缺點(diǎn)：</p><p>　　1）功能寄存器多，不適合初學(xué)者。</p><p>　　2）供貨不穩(wěn)定，導(dǎo)致價格起伏波動較大，對于長期產(chǎn)品的成本核算不利。不過總的說來這幾年還是處于價格下降趨勢，畢竟是較新的芯片系列。</p><p>　　3）型號較少，且價格在15以下的型號均沒有開放總線，對于低成本應(yīng)用比較困難。</

18、p><p>　　1.2 C51單片機(jī)的選擇</p><p>　　1.2.1 STC89C52單片機(jī)簡介工作原理：</p><p>　　STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。STC89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機(jī)不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧

19、的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，3個16 位定時器/計(jì)數(shù)器，4個外部中斷，一個7向量4級中斷結(jié)構(gòu)，在本系統(tǒng)中定時器T0用來測量超聲波的傳輸時間。</p><p>　　1.2.2 C51單

20、片機(jī)用于超聲波測距儀的優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　1）集成度高，體積小，簡單易操作，可靠性好。</p><p>　　2）性價比高，控制能力強(qiáng)。</p><p><b>　　3）開發(fā)裝置多。</b></p><p>　　4）低功耗，低電壓，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品。</p><p>　　1.2.3 C51

21、單片機(jī)用于超聲波測距儀的缺點(diǎn)：</p><p><b>　　1)解密容易。</b></p><p>　　2)不具備自編程能力, 使用不夠靈活。</p><p>　　3 )改變延時間受到硬件設(shè)置的限制</p><p>　　1.2.4 C51單片機(jī)的應(yīng)用與設(shè)計(jì)方案：</p><p>　　C51單片機(jī)

22、廣泛應(yīng)用于：溫度控制系統(tǒng)，電子密碼鎖，智能風(fēng)扇設(shè)計(jì)，宿舍門禁管理系統(tǒng)，自動電阻測量儀等。</p><p>　　本系統(tǒng)主要是基于單片機(jī)的測距系統(tǒng)，以STC89C52RC單片機(jī)為核心控制器件，分為超聲波發(fā)射電路和超聲波檢測接收電路、顯示三部分。</p><p>　　超聲波測距電路的設(shè)計(jì)框圖如圖1-1所示：本方案采用單片機(jī)作為控制系統(tǒng)，用單片機(jī)產(chǎn)生40kHz的超聲波，脈沖持續(xù)時間為0.2ms左右

23、，時隔59.8ms反復(fù)進(jìn)行。此脈沖信號作為計(jì)時的起始脈沖，由單片機(jī)輸出的端口的高頻脈沖經(jīng)過74LS04六反相器功率放大、升壓后與超聲波探頭產(chǎn)生共振，使超聲波探頭工作，則超聲波由超聲波發(fā)射頭發(fā)射出去。接收電路由超聲波接收器、CX20106A集成電路組成。使用CX20106A集成電路對接收探頭收到的信號進(jìn)行放大、濾波。當(dāng)CX20106A接收到反射40kHz的信號時，會在第7腳產(chǎn)生一個低電平下降脈沖，這個信號可以接到單片機(jī)的外部中斷引腳作為中

24、斷信號輸入，停止計(jì)數(shù)器T0計(jì)數(shù)，并讀取T0計(jì)數(shù)值存儲。發(fā)射超聲波時，壓電傳感器中的壓電晶片受發(fā)射電脈沖激勵后產(chǎn)生共振，并帶動共振板振動，便產(chǎn)生超聲波。接收超聲波時，兩電極間未外加電，共振板接收到超聲波，將壓迫壓電晶片作振動將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號。</p><p>　　圖1-1 超聲波測距電路的設(shè)計(jì)框圖</p><p>　　1.3選題的原因及結(jié)果</p><p>　　

25、1）性價比高，控制能力強(qiáng)，開發(fā)裝置多。</p><p>　　2）低功耗，低電壓，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品。</p><p>　　3）有眾多芯片制造廠商加盟，可廣泛選擇。</p><p>　　4）利用STC89C52能簡單快速解決和實(shí)現(xiàn)我沒想要的各種功能。</p><p>　　對于C51系列單片機(jī)和AVR單片機(jī)哪個更適合超聲波測距儀的控制芯片。就AV

26、R單片機(jī)而言：首先在價格方面比較昂貴，在優(yōu)化與使用性能上較低，如它的32個通用寄存器中前16個寄存器都不能直接與立即數(shù)打交道。因此我決定使用C51系列單片機(jī)：STC89C52單片機(jī)作為我們本次智能小車的控制芯片。</p><p>　　第二章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1系統(tǒng)硬件的總體設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1.1系統(tǒng)硬件總體框圖</p&g

27、t;<p>　　本系統(tǒng)的硬件電路主要分為單片機(jī)系統(tǒng)、顯示電路、超聲波發(fā)射電路、超聲波檢測接收電路四部分。</p><p>　　圖2-1整體設(shè)計(jì)方框圖</p><p>　　2.2單片機(jī)系統(tǒng)電路</p><p>　　圖2-2 STC89C52單片機(jī)</p><p>　　2.2.1單片機(jī)STC89C52</p><

28、p>　　單片機(jī)最小系統(tǒng)電路是整個硬件電路中非常重要的一部分。單片機(jī)系統(tǒng)主要起控制電路中的各部分能夠按照設(shè)計(jì)要求正常工作的作用，在本電路中單片機(jī)采用STC89C52，采用了12MHz高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定的時鐘頻率，減小測量誤差。單片機(jī)STC89C52系統(tǒng)電路如圖2-2所示：</p><p>　　STC89C52的主要性能如下：</p><p>　　1. 增強(qiáng)型8051單片機(jī)，6

29、時鐘/機(jī)器周期和12 時鐘/機(jī)器周期可以任意 選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051.[2] </p><p>　　2. 工作電壓：5.5V～3.3V（5V單片機(jī)）/3.8V～2.0V（3V 單片機(jī)）</p><p>　　3.工作頻率范圍：0～40MHz，相當(dāng)于普通8051 的0～80MHz，實(shí)際工作 頻率可達(dá)48MHz</p><p>　　4. 用戶應(yīng)用程序空間為8K

30、字節(jié)</p><p>　　5. 片上集成512 字節(jié)RAM</p><p>　　6. 通用I/O 口（32 個），復(fù)位后為：P0/P1/P2/P3 是準(zhǔn)雙向口/弱上拉， P0 口是漏極開路輸出，作為總線擴(kuò)展用時，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時，需加上拉電阻。</p><p>　　7. ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器，無 需專用仿

31、真器，可通過串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下載用戶程 序，數(shù)秒即可完成一片</p><p>　　8. 具有EEPROM 功能</p><p>　　9. 共3 個16 位定時器/計(jì)數(shù)器。即定時器T0、T1、T2</p><p>　　10.外部中斷4 路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，Power Down 模式可 由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒</

32、p><p>　　11. 通用異步串行口（UART），還可用定時器軟件實(shí)現(xiàn)多個UART</p><p>　　12. 工作溫度范圍：-40～+85℃（工業(yè)級）/0～75℃（商業(yè)級）</p><p><b>　　2.2.2時鐘電路</b></p><p>　　常用的時鐘電路設(shè)計(jì)有兩種方式，一種是內(nèi)部時鐘方式，另一種為外部時鐘方式，

33、本系統(tǒng)采用的是內(nèi)部時鐘方式。51單片機(jī)內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，該高增益反相放大器的輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端為引腳XTAL2.。這兩個引腳跨接石英晶體振蕩器和微調(diào)電容。這里晶振的振蕩頻率為12MHz，電路中的2個電容選為30pF。</p><p><b>　　2.2.3復(fù)位電路</b></p><p>　　本系統(tǒng)設(shè)計(jì)是的上電自動復(fù)位電路，上

34、電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)電源接通時只要Vcc 的上升時間不超過1ms，就可以實(shí)現(xiàn)自動上電復(fù)位。</p><p><b>　　2.3顯示電路 </b></p><p>　　在本系統(tǒng)的顯示電路的設(shè)計(jì)中主要采用的是4位共陰LED數(shù)碼管，根據(jù)LED數(shù)碼管內(nèi)部發(fā)光二極管的連接方式，數(shù)碼管結(jié)構(gòu)可以分為共陽極型和共陰極型兩種，共陰極型的內(nèi)部發(fā)光二

35、極管是由陰極連在一起接高電平。由于P2口輸出電壓很低，無法驅(qū)動數(shù)碼管點(diǎn)亮，在此用74ls138驅(qū)動；顯示電路如圖2-3所示：</p><p><b>　　圖2-3顯示電路</b></p><p>　　2.4超聲波發(fā)射電路</p><p>　　超聲波發(fā)射電路主要由六反相器74LS04組成的推挽電路和超聲波發(fā)射傳感器構(gòu)成。超聲波發(fā)射電路如圖3.4所

36、示。單片機(jī)P1.0端口向外輸出超聲波脈沖信號，該信號一路經(jīng)一級反相器后送到超聲波換能器的一個電極，另一路經(jīng)兩極反相器后送到超聲波換能器的另一個電極。用這種推挽形式將方波信號加到超聲波換能器兩端，可以提高超聲波的發(fā)射強(qiáng)度。輸出端采用兩個反相器并聯(lián)，用以提高驅(qū)動能力。其中的上拉電阻R1、R2一方面可以提高反相器74LS04輸出高電平的驅(qū)動能力，另一方面可以增加超聲波換能器的阻尼效果，縮短其自由振蕩的時間。</p><p&

37、gt;　　圖2-4 超聲波發(fā)射電路</p><p><b>　　2.4.1反相器</b></p><p>　　在本系統(tǒng)的超聲波發(fā)射電路中采用的反相器是六反相器74LS04芯片，其引腳結(jié)構(gòu)如圖：</p><p>　　圖2-5 芯片74LS04引腳結(jié)構(gòu)</p><p>　　由其引腳結(jié)構(gòu)可知， 7腳接地，14腳接電源，剩下12

38、個管腳可分為六個反相器，其中A為輸入端，Y為輸出端，例如：1A輸入，1Y輸出。</p><p>　　2.4.2超聲波傳感器</p><p>　　超聲波傳感器是利用晶體的壓電效應(yīng)和電致伸縮效應(yīng)，將機(jī)械能與電能相互轉(zhuǎn)換，并利用波的特性，實(shí)現(xiàn)對各種參量的測量。</p><p>　　人們能聽到聲音是由于物體振動產(chǎn)生的，它的頻率通常在20Hz-20kHz范圍內(nèi)，超過20kHz

39、稱為超聲波，低于20Hz的稱為次聲波。常用的超聲波頻率為幾十kHz-幾十MHz。</p><p>　　超聲波是一種在彈性介質(zhì)中的機(jī)械振蕩，它的波形有縱波、橫波、表面波三種。質(zhì)點(diǎn)的振動與波的傳播方向一致的波稱為縱波；質(zhì)點(diǎn)的振動與波的傳播方向垂直的波稱為橫波；質(zhì)點(diǎn)的振動介于縱波與之間，沿著表面?zhèn)鞑ィ穹S著深度的增加而迅速衰減的波稱為表面波。橫波、表面波只能在固體中傳播，縱波可在固體、液體及氣體中傳播。</p&

40、gt;<p>　　2.5超聲波檢測接收電路</p><p>　　超聲波檢測接收電路主要是由紅外線檢波接收的專用芯片CX20106A以及超聲波接收傳感器R構(gòu)成的，其電路圖如圖3.12所示。考慮到紅外遙控常用的載波頻率38kHz與測距的超聲波頻率40kHz較為接近，而且CX20106A的載波頻率可以通過其5腳與電源所接的電阻大小調(diào)整到40kHz，所以可以利用它制作超聲波檢測接收電路。用CX20106A接

41、收超聲波（無信號時輸出高電平），具有很高的靈敏度和較強(qiáng)的抗干擾能力。以集成片CX20106A的7腳做為指今輸出端，利用單片機(jī)外中斷0口監(jiān)測超聲波接收電路輸出的返回信號；CX20106A的5腳與電源之間所接電阻R7的大小決定著它本身的帶通濾波器的中心頻率 的大小，在本系統(tǒng)中選擇R7的阻值為200k ，此時的中心頻率 =40kHz；超聲波接收傳感器R接在CX20106A的1腳與地所接電容C5的兩端，根據(jù)測量范圍要求不同，可適當(dāng)更改接于超聲波

42、接收傳感器R電極兩端的電容C5的大小，以改變接收電路的接收靈敏度和抗干擾能力。</p><p>　　圖2-6 超聲波接收電路</p><p>　　紅外線檢波的專用芯片CX20106A是8腳單列直插式塑封結(jié)構(gòu)，其各引腳功能如表3.2所示，它的主要功能是對接收到的超聲波信號進(jìn)行放大、濾波。它主要是由前置放大器、限幅放大器、帶通濾波器（BPF）、峰值檢波器和波形整形器等組成。其主要特點(diǎn)如下：&l

43、t;/p><p>　?。?）低電壓供電（Vcc=5V），低功耗（Vcc=5V時，典型功耗為9mV）。</p><p>　　（2）帶通濾波器在集成電路內(nèi)部，濾波特性由5腳和電源之間外接電阻的阻值來決定，可不必進(jìn)行調(diào)整，帶通濾波器的頻率范圍為30～60kHz，由于沒有使用電感，可免受磁場的影響。</p><p>　　（3）集電極開路輸出，能直接與TTL或CMOS電路相連&l

44、t;/p><p>　　使用CX 20106A集成電路對接收探頭受到的信號進(jìn)行放大、濾波。其總放大增益80db。以下是CX20106A的引腳注釋。 </p><p>　　1腳：超聲信號輸入端，該腳的輸入阻抗約為40kΩ。</p><p>　　2腳：該腳與地之間連接RC串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，它們是負(fù)反饋串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一個組成部分，改變它們的數(shù)值能改變前置放大器的增益和頻率特性。增大電阻R

45、1或減小C1,將使負(fù)反饋量增大，放大倍數(shù)下降，反之則放大倍數(shù)增大。但C1的改變會影響到頻率特性，一般在實(shí)際使用中不必改動，推薦選用參數(shù)為R1=4.7Ω，C1=3.3μF。</p><p>　　3腳：該腳與地之間連接檢波電容，電容量大為平均值檢波，瞬間相應(yīng)靈敏度低；若容量小，則為峰值檢波，瞬間相應(yīng)靈敏度高，但檢波輸出的脈沖寬度變動大，易造成誤動作，推薦參數(shù)為3.3μf。 </p><p>&

46、lt;b>　　4腳：接地端。 </b></p><p>　　5腳：該腳與電源間接入一個電阻，用以設(shè)置帶通濾波器的中心頻率f0，阻值越大，中心頻率越低。例如，取R=200kΩ時，f0≈42kHz，若取R=220kΩ，則中心頻率f0≈38kHz。 </p><p>　　6腳： 該腳與地之間接一個積分電容，標(biāo)準(zhǔn)值為330pF，如果該電容取得太大，會使探測距離變短。 </

47、p><p>　　7腳：遙控命令輸出端，它是集電極開路輸出方式，因此該引腳必須接上一個上拉電阻到電源端，推薦阻值為22kΩ，沒有接受信號是該端輸出為高電平，有信號時則產(chǎn)生下降。 </p><p>　　8腳：電源正極，4.5～5V。</p><p>　　第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1主程序的設(shè)計(jì)：</p><p&

48、gt;　　系統(tǒng)初始化后就啟動定時器T1從0開始計(jì)數(shù)，此時主程序進(jìn)入等待，當(dāng)?shù)竭_(dá)60 ms時T1溢出進(jìn)入T1中斷服務(wù)子程序；在T1中斷服務(wù)子程序中將啟動一次新的超聲波發(fā)射，此時將在P1.0引腳上開始產(chǎn)生超聲波脈沖信號，同時開啟計(jì)數(shù)器T0計(jì)數(shù)，為了避免直射波的繞射，需要延遲1 ms后再開INT0中斷允許；INT0中斷允許打開后，若P3.2(INT0)引腳出現(xiàn)低電平則代表收到回波信號，將提出中斷請求進(jìn)入INT0中斷服務(wù)子程序，在INT0中斷服

49、務(wù)子程序中將停止計(jì)數(shù)器T0計(jì)數(shù)，讀取計(jì)數(shù)器T0計(jì)數(shù)值到相應(yīng)的存儲區(qū)，同時設(shè)置接收成功標(biāo)志；主程序一旦檢測到接收成功標(biāo)志，單片機(jī)再調(diào)用距離計(jì)算子程序進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算出傳感器到目標(biāo)物體之間的距離；此后主程序調(diào)用顯示子程序進(jìn)行顯示；若超過設(shè)定的最小報(bào)警距離還將報(bào)警；如果沒有檢測到接收成功標(biāo)志，則繼續(xù)等待回波；當(dāng)一次發(fā)射、接收、顯示的過程完成后，系統(tǒng)將再次啟動T1以溢出，進(jìn)入下一次測距。主程序的流程圖如圖3-1所示：</p><

50、;p>　　圖3-1 主程序框圖</p><p><b>　　3.2硬件調(diào)試：</b></p><p>　　在整個系統(tǒng)的設(shè)計(jì)當(dāng)中，首先就是要進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，硬件設(shè)計(jì)以及焊接完成后，就是硬件調(diào)試部分。總體來說，超聲波測距系統(tǒng)的制作和調(diào)試都較為簡單，其中超聲波發(fā)射和接收選用的是Ф16的超聲波傳感器T/R40-16（T發(fā)射/R接收），中心頻率為40kHz，在焊接

51、時應(yīng)保持兩傳感器的中心軸線平行并相距4～8cm，其余元器件無特別要求。若能將超聲波接收電路用金屬殼屏蔽起來，則可提高抗干擾能力。下面就來說明一下本系統(tǒng)的硬件調(diào)試部分。</p><p>　　在焊接顯示部分時，跳線太多結(jié)果把數(shù)碼管兩個引腳焊反了，在調(diào)程序時數(shù)碼管有兩段led顯示反了。后來重新焊接后解決問題。</p><p>　　用萬用表檢測硬件電路是否有斷接、短接等情況，同時重點(diǎn)檢查一下高、低

52、電平的連接有沒有錯誤。在此檢查中由于焊接的過于密集發(fā)現(xiàn)在74ls04處出現(xiàn)短接，后將短接處的錫吸掉后重新焊接后解決，改正后繼續(xù)檢測，沒有發(fā)現(xiàn)其它的錯誤了，硬件調(diào)試結(jié)束。</p><p><b>　　3.3軟件調(diào)試：</b></p><p>　　在編程時提示有錯誤產(chǎn)生，提示說不可以調(diào)用延時程序，檢查發(fā)現(xiàn)是在主程序中的顯示部分用到的延時程序放在了主函數(shù)的后面，而前面又沒有

53、定義，導(dǎo)致無法調(diào)用，后來將程序調(diào)到前面后解決。</p><p>　　軟件程序是在KEIL單片機(jī)仿真系統(tǒng)中完成的，軟件程序的主程序以及各部分子程序都編完后，進(jìn)行軟件編譯，編譯不通過，提示說在發(fā)生脈沖程序中的_nop_()沒有定義，原來是頭文件中沒有定義，加上#include <intrins.h>頭文件后，繼續(xù)編譯。之后沒有太大的問題。</p><p>　　所以本程序在設(shè)計(jì)中并沒

54、有太大的邏輯上的錯誤，只是有一些語法上的錯誤，比如重復(fù)定義等，經(jīng)過調(diào)試﹑修改后，沒有了語法上的錯誤，軟件調(diào)試結(jié)束。</p><p><b>　　3.4程序清單：</b></p><p>　　#include<reg52.h></p><p>　　#include<intrins.h> //頭文件</p>

55、<p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　sbit out=P1^0;//發(fā)射超聲波端口</p><p>　　sbit intt=P3^2; //接收超聲波端口</p><p><b&

56、gt;　　uint sec;</b></p><p>　　uchar code leddata[10]={ 0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F};//共陰數(shù)碼管</p><p>　　uchar bwei,swei,gwei,qwei;</p><p>　　uint COUNT,TIME;

57、 //接收變量</p><p>　　uchar flag; //接收標(biāo)志</p><p>　　void start(); //初始化函數(shù)</p><p>　　void delay1()//延時子函數(shù)，2個空指令</p><p><b>　　{</b></p><p><b&

58、gt;　　_nop_();</b></p><p><b>　　_nop_();</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void del1() //延時1</p><p><b>　　{</b></p>

59、<p>　　unsigned char i;</p><p>　　for(i=0;i<255;i++);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void Display()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　qw

60、ei=sec/1000;</p><p>　　bwei = sec %1000/ 100;</p><p>　　swei = sec%100 / 10;</p><p>　　gwei = sec% 10;</p><p>　　P0 = leddata[gwei];</p><p><b>　　P2=0xc0;

61、</b></p><p><b>　　del1();</b></p><p>　　P0 = leddata[swei] | 0x80; //0x01 小數(shù)點(diǎn)</p><p><b>　　P2=0x40;</b></p><p><b>　　del1();<

62、/b></p><p>　　P0 = leddata[bwei];</p><p><b>　　P2=0x80;</b></p><p><b>　　del1();</b></p><p>　　P0 = leddata[qwei];</p><p><b>

63、　　P2=0x00;</b></p><p><b>　　del1();</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void Display2()</p><p><b>　　{</b></p><p><b

64、>　　P0=0x40;</b></p><p><b>　　P2=0xc0;</b></p><p><b>　　del1();</b></p><p><b>　　P0=0x40;</b></p><p><b>　　P2=0x40;</b&

65、gt;</p><p><b>　　del1();</b></p><p><b>　　P0=0x40;</b></p><p><b>　　P2=0x80;</b></p><p><b>　　del1();</b></p><p&g

66、t;<b>　　P0=0x40;</b></p><p><b>　　P2=0x00;</b></p><p><b>　　del1();</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void delay(uchar i)<

67、/p><p><b>　　{ </b></p><p>　　while(i!=0)</p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　i--;</b></p><p><b>　　} </b></p&

68、gt;<p><b>　　}</b></p><p>　　void tim(void) interrupt 3</p><p>　　{ uint i;</p><p><b>　　ET1=0;</b></p><p><b>　　TR0=0;</b></

69、p><p><b>　　TH0=0;</b></p><p><b>　　TL0=0;</b></p><p><b>　　TR0=1;</b></p><p><b>　　EX0=1;</b></p><p>　　for(i=0;i&

70、lt;4;i++) //超聲波發(fā)射40KHZ</p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　out=~out;</b></p><p><b>　　_nop_(); </b></p><p><b>　　_nop_(); <

71、/b></p><p><b>　　_nop_(); </b></p><p><b>　　_nop_(); </b></p><p><b>　　_nop_(); </b></p><p><b>　　_nop_(); </b></p>

72、<p><b>　　_nop_(); </b></p><p><b>　　_nop_(); </b></p><p><b>　　} </b></p><p>　　delay(50); </p><p>　　IT0=1;//下降邊延 </p&g

73、t;<p>　　ET1=1; </p><p><b>　　TH1=0Xb0;</b></p><p>　　TL1=0X3c; </p><p><b>　　EX0=1; </b></p><p><b>　　}</b></p><

74、;p>　　/*=======接收到超聲波觸發(fā)中斷0============*/ </p><p>　　void r_int() interrupt 0//接收超聲波</p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　_nop_();</b></p><p&g

75、t;　　if(intt==0) //判接收到</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　TR0=0;</b></p><p><b>　　EX0=0;</b></p><p>　　TIME=TH0*256+TL0;//數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換</p>

76、;<p>　　COUNT=TIME*0.17;</p><p>　　flag=1; //置位標(biāo)志位</p><p>　　while(!intt); //判是否已經(jīng)完成轉(zhuǎn)換</p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　EX0=1;</b&

77、gt;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void start() //初始化</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　ET1=1;</b></p><p><b>　　TR1=1;

78、</b></p><p>　　TMOD=0X11;</p><p><b>　　TH0=0;</b></p><p><b>　　TL0=0;</b></p><p>　　TH1=0Xb0;//50ms</p><p><b>　　TL1=0X3c;&

79、lt;/b></p><p><b>　　IT0=1; </b></p><p><b>　　EX0=1;</b></p><p><b>　　EA=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　

80、　void main(void)</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　start(); //程序初始化</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{ </b></p><p>　　i

81、f(flag==1) //判是否接收到</p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　flag=0;</b></p><p>　　sec=COUNT; //將接收并轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)賦給顯示變量</p><p><b>　　}</b></p&g

82、t;<p>　　if(sec<=100) Display2();</p><p>　　else if(sec>=3000)Display2();</p><p>　　else Display() ;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b&

83、gt;</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　通過這次的單片機(jī)設(shè)計(jì)，我獲益良多。在做設(shè)計(jì)的這段時間里，我深刻的體會到自動化專業(yè)是一門工程特點(diǎn)和實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，加強(qiáng)工程訓(xùn)練，特別是技能的培養(yǎng)，對于工程人員的素質(zhì)和能力具有十分重要的作用。使我在設(shè)計(jì)電路的過程中提高了自身運(yùn)用知識的能力，也為將來的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時也讓我對電子技術(shù)產(chǎn)生了更加

84、濃厚的興趣，更加深了對本專業(yè)知識的熱愛與追求。</p><p>　　在做單片機(jī)課程設(shè)計(jì)的過程中，我將這幾年里所學(xué)的有關(guān)本次設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識又復(fù)習(xí)了一遍，特別是單片機(jī)方面的知識，對單片機(jī)的原理以及接口方面的知識做了進(jìn)一步的理解，以便能夠更加順利地完成此次畢業(yè)設(shè)計(jì)。同時在焊接過程中，一定要先弄明白且讀懂原理圖。搞明白整個電路圖的原理，還要細(xì)心和仔細(xì)，因?yàn)槊恳粋€焊點(diǎn)你都要牢固以保持它的耐用性，更不能出現(xiàn)虛焊和漏

85、焊的事情發(fā)生。同時你必須對芯片的特性都非常清楚，這樣你才能讓你的實(shí)際電路達(dá)到你所要求的性能，雙列直插的芯片引腳彼此都挨得很近。而每一個引腳都有不同的功用，有的是輸出端，有的是輸入端，所以在焊接時這些點(diǎn)都是應(yīng)該特別注意的地方。否則輕者電路的功能實(shí)現(xiàn)不了，重者會造成芯片永久的損壞。所以在以后的學(xué)習(xí)和工作中，當(dāng)我要使用某個器件時一定要先查資料，將它的工作原理搞清楚，然后再進(jìn)行實(shí)際的操作。這樣往往會事半功倍。還有我體會到的一點(diǎn)是電路仿真和實(shí)際有

86、一定的差別，在仿真中我們只需要明白電路的工作原理即可，在實(shí)際組裝電路時，我們要根據(jù)實(shí)際器件的性能和仿真圖的原理來進(jìn)行調(diào)試，二者都很重要。</p><p>　　根據(jù)以上設(shè)計(jì)的完成功能來看，已基本上完成了本次設(shè)計(jì)的題目要求，但由于個人能力有限，設(shè)計(jì)中也難免會有錯誤和疏漏，所以還肯請各位老師以及同學(xué)多多批評指正。</p><p><b>　　致謝</b></p>

87、<p>　　首先感謝我的專業(yè)老師梁召峰，在梁老師的耐心指導(dǎo)、幫助下，我才能順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。從電路的設(shè)計(jì)到調(diào)試整個過程中，我都從梁老師那里學(xué)會了很多專業(yè)方面的知識。其次感謝郭志林師兄，在我的畢業(yè)設(shè)計(jì)中給單片機(jī)燒錄程序和焊接電路的過程中給予了我?guī)椭?。最后感謝在這整個設(shè)計(jì)過程中幫助過我的所有朋友們。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p&g

88、t;　　[1]高光天.傳感器與信號調(diào)理器件應(yīng)用技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2004</p><p>　　[2]趙負(fù)圖.傳感器集成電路手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003</p><p>　　[3] 林渭勛. 現(xiàn)代電力電子電路[M].杭州：浙江大學(xué)出版社，2005.</p><p>　　[4] 陳國成.新型電力電子變換技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2004

89、.</p><p>　　[5]陳平、羅晶.現(xiàn)代監(jiān)測技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2003</p><p>　　[6]夏繼強(qiáng). 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)用設(shè)計(jì)[J]. 自動化學(xué)報(bào), 2001，19(4):318～410.</p><p>　　[7]徐惠民、安德寧． 單片微型計(jì)算機(jī)原理接口與應(yīng)用[M].第1版． 北京：北京郵電大學(xué)出版社，20003.2電機(jī)驅(qū)動程序</p

90、><p>　　#include <REGX52.H> </p><p>　　sbit LeftLed=P2^0; //定義前方左側(cè)指示燈端口</p><p>　　sbit RightLed=P0^7; //定義前方右側(cè)指示燈端口</p><p>　　sbit FontLled=P1^0;&

91、lt;/p><p>　　sbit LeftIR=P3^5; //定義前方左側(cè)紅外探頭端口</p><p>　　sbit RightIR=P3^6; //定義前方右側(cè)紅外探頭端口</p><p>　　sbit FontIR=P3^7; //定義前方正前方紅外探頭端口</p><

92、;p>　　sbit M1A=P0^0; //定義左側(cè)電機(jī)驅(qū)動A端</p><p>　　sbit M1B=P0^1; //定義左側(cè)電機(jī)驅(qū)動B端</p><p>　　sbit M2A=P0^2; //定義右側(cè)電機(jī)驅(qū)動A端</p><p>　　sbit M2B=P0^

93、3; //定義右側(cè)電機(jī)驅(qū)動B端</p><p>　　sbit B1=P0^4; //定義語音識識別傳感器端口</p><p>　　sbit SB1=P0^6; //定義蜂鳴器端口</p><p>　　void tingzhi()</p><p>&l

94、t;b>　　{</b></p><p>　　M1A=0; //將M1電機(jī)A端初始化為0</p><p>　　M1B=0; //將M1電機(jī)B端初始化為0</p><p>　　M2A=0; //將M2電機(jī)A端初始化為0</

95、p><p><b>　　M2B=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void qianjin()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　M1A=1;

96、 </p><p>　　M1B=0; </p><p>　　M2A=1; </p><p><b>　　M2B=0;</b></p><p><b>　　}&

97、lt;/b></p><p>　　void houtui()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　M1A=0; </p><p>　　M1B=1; <

98、/p><p>　　M2A=0; </p><p><b>　　M2B=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void zuozhuan()</p><p><b>　

99、　{</b></p><p>　　M1A=0; </p><p>　　M1B=1; </p><p>　　M2A=1; </p><

100、p><b>　　M2B=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void youzhuan()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　M1A=1;

101、</p><p>　　M1B=0; </p><p>　　M2A=0; </p><p><b>　　M2B=1;</b></p><p><b>　　}</b>&

102、lt;/p><p>　　void delay_nus(unsigned int i) //延時:i>=12 ,i的最小延時單12 us</p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　i=i/10;</b></p><p>　　while(--i);</p&

103、gt;<p><b>　　} </b></p><p>　　void delay_nms(unsigned int n) //延時n ms</p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　n=n+1;</b></p><p>　　

104、while(--n) </p><p>　　delay_nus(900); //延時 1ms,同時進(jìn)行補(bǔ)償</p><p><b>　　} </b></p><p>　　void ControlCar(unsigned char ConType) //定義電機(jī)控制子程序</p>

105、<p><b>　　{</b></p><p>　　tingzhi();</p><p>　　switch(ConType) //判斷用戶設(shè)定電機(jī)形式</p><p><b>　　{</b></p><p>　　case 1: //前進(jìn)

106、 //判斷用戶是否選擇形式1</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　qianjin();</p><p><b>　　break;</b></p><p><b>　　}</b></p><

107、;p>　　case 2: //后退 //判斷用戶是否選擇形式2</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　houtui(); //M2電機(jī)反轉(zhuǎn)</p><p><b>　　break;</b&

108、gt;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　case 3: //左轉(zhuǎn) //判斷用戶是否選擇形式3</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　zuozhuan();

109、 //M2電機(jī)正轉(zhuǎn)</p><p><b>　　break;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　case 4: //右轉(zhuǎn) //判斷用戶是否選擇形式4</p><p><b>　　{ <

110、/b></p><p>　　youzhuan(); //M1電機(jī)正轉(zhuǎn)</p><p><b>　　//M2電機(jī)反轉(zhuǎn)</b></p><p><b>　　break;</b></p><p><b>　　}</b>

111、;</p><p>　　case 8: //停止 //判斷用戶是否選擇形式8</p><p><b>　　{</b></p><p>　　tingzhi();</p><p>　　break; //退出當(dāng)前選擇

112、</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　} }</b></p><p>　　3.4避障模塊、避障框圖</p><p><b>　　圖3-3 避障框圖</b></p><p><b>　　紅外程序：<

113、/b></p><p>　　void IR_IN() interrupt 2 using 0 //定義INT2外部中斷函數(shù)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char j,k,N=0; //定義臨時接收

114、變量</p><p>　　EX1 = 0; //關(guān)閉外部中斷,防止再有信號到達(dá) </p><p>　　delayms(15); //延時時間，進(jìn)行紅外消抖</p><p>　　if (IRIN==1)

115、 //判斷紅外信號是否消失</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　EX1 =1; //外部中斷開</p><p>　　return;

116、 //返回</p><p><b>　　} </b></p><p>　　while (!IRIN) //等IR變?yōu)楦唠娖?，跳過9ms的前導(dǎo)低電平信號。</p><p><b>　　{</b></p><p>　　delayms(1);

117、 //延時等待</p><p><b>　　}</b></p><p>　　for (j=0;j<4;j++) //采集紅外遙控器數(shù)據(jù)</p><p><b>　　{ </b></p>

118、<p>　　for (k=0;k<8;k++) //分次采集8位數(shù)據(jù)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　while (IRIN) //等 IR 變?yōu)榈碗娖剑^4.5ms的前導(dǎo)高電平信號。</p&

119、gt;<p><b>　　{</b></p><p>　　delayms(1); //延時等待</p><p><b>　　}</b></p><p>　　while (!IRIN) //等

120、 IR 變?yōu)楦唠娖?lt;/p><p><b>　　{</b></p><p>　　delayms(1); //延時等待</p><p><b>　　}</b></p><p>　　while (IRIN)

121、 //計(jì)算IR高電平時長</p><p><b>　　{</b></p><p>　　delayms(1); //延時等待</p><p>　　N++; //計(jì)數(shù)器加加</p>

122、<p>　　if (N>=30) //判斷計(jì)數(shù)器累加值</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　EX1=1; //打開外部中斷功能</p><p>　　return;

123、 //返回</p><p>　　} </p><p><b>　　}</b></p><p>　　IRCOM[j]=IRCOM[j] >> 1; //進(jìn)行數(shù)據(jù)位移操作并自動補(bǔ)零</p>

124、;<p>　　if (N>=8) //判斷數(shù)據(jù)長度 </p><p><b>　　{</b></p><p>　　IRCOM[j] = IRCOM[j] | 0x80; //數(shù)據(jù)最高位補(bǔ)1</p><p><b&g

125、t;　　} </b></p><p>　　N=0; //清零位數(shù)計(jì)錄器</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if (IRCOM[2]!=~IRCO

126、M[3]) //判斷地址碼是否相同</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　EX1=1; //打開外部中斷</p><p>　　return;

127、 //返回</p><p><b>　　}</b></p><p>　　for(j=0;j<10;j++) //循環(huán)進(jìn)行鍵碼解析</p><p><b>　　{</b></p><p>