超声波测距《单片机原理及应用》课程设计报告(学生撰写模版)解读.doc

单片机原理及应用 课程设计报告 （2014—2015学年 第一学期） 题 目 基于AT89S51单片机的超声波测距系统 系 别 专 业 班 级 学 号 姓 名 指导教师 完成时间 评定成绩  目 录 一、 设计的目的 3 二、 设计的内容与要求 3 三、 设计方案 4 四、 硬件、软件设计 5 五、 设计总结 18 六、 参考文献 19  设计的目的 在基本掌握了《单片机原理及应用》课程知识的基础上，完成课程设计项目的设计。通过课程设计环节的训练，包括设计方案的论证、硬件设计、程序编写和设计报告的撰写，掌握单片机应用项目的设计流程和方法，加深对《单片机原理及应用》课程知识的理解和掌握，培养应用系统的设计能力，初步积累单片机系统开发经验，以及分析问题和解决问题的方法，并进一步拓宽专业知识面，培养实践应用技能和创新意识。 设计的内容与要求 以AT89S51单片机为核心，设计超声波测距系统的硬件电路和软件程序，本系统利用单片机定时发射超声波，在启动发射电路的同时启动单片机内部的定时器，利用定时器的计时功能记录超声波在空气中的传播时间。当收到超声波的反射波时，接收电路输入端产生一个负跳变，单片机检测到这个负跳变信号后，停止内部计时器计时，读取时间，计算距离,测量结果输出给LED显示。当测距小于报警值时，产生报警声音输出，另外增加两个按键，可以对超声波报警值进行调整。 设计内容与要求： （1）选择其中一个设计项目，进行设计方案的比较和论证，确定设计思路和方案； （2）进行硬件设计，画出硬件结构框图，完成电路原理图的设计和元器件选型，必要时应给出重要电路参数的设计和计算过程，以及元器件参数的选型依据； （3）编写单片机的软件程序，先理清软件设计思路并绘制程序流程图，再编写具体的汇编语言或C语言程序语句，并注释说明。 成绩评定依据：（分值百分比） （1）确定设计思路和方案——20%； （2）画出硬件结构框图、原理图的设计、元器件选型，给出电路参数的设计依据——30%； （3）绘制程序流程图，再编写程序语句，并注释说明——30%； （4）设计成果的功能完善程度、创新点、演示效果，撰写设计报告的规范性——20%。 设计方案 硬件设计：按照系统设计的功能的要求，初步确定设计系统由单片机主控模块、显示模块、超声波发射模块、接收模块共四个模块组成。 单片机主控芯片使用51系列AT89S51单片机，该单片机工作性能稳定，同时也是在单片机课程设计中经常使用到的控制芯片。 发射电路由单片机输出端直接驱动超声波发送。 接收电路使用三极管组成的放大电路，该电路简单，调试工作小较小。 图3-1：系统设计框图 硬件电路的设计主要包括单片机系统及显示电路超声波发射电路和超声波接收电路部分。单片机采用采用MHz高精度的晶振，以获得较稳定时钟频率，减小测量误差。单片机用P.7端口输出超声波换能器所需的40kHz的方波信号，端口超声波接收电路输出的返回信号。显示电路采用简单实用的位共阳LED数码管，，位用PNP三极管驱动。软件设计主要由主程序、超声波发生子程序、超声波接收程序及显示子程序组成。超声波测距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），所以控制程序可采用C语言编程。?主程序首先是对系统环境初始化，。置位总中断允许位EA。超声波个超声波脉冲为了避免超声波从发射直接传送到接收引起的直射波触发需要延时约.5 -2ms时间（这也就是超声波测距仪会有一个最小可测距离的原因）后，才由于采用12 MHz的晶振，计器每计一个数就是1μs，当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）按式（2计算，即可得被测物体与测距仪之间的距离设计时取时的声速为34 m/s则有：??d=(c×t)/2=172×T/10000cm其中，T为计数器T的计算值。?测出距离后结果将以十进制BCD码方式送往LED显示约0.5s，然后再发超声波脉冲重复测量过程。 系统设计框图 基于AT89S51单片机超声波测距系统电原理图 超声波测距单片机系统 超声波测距单片机系统主要由：AT89S51单片机、晶振、复位电路、电源滤波部份构成。由K1，K2组成测距系统的按键电路。用于设定超声波测距报警值。 超声波发射、接收电路 超声波发射电路由电阻R1、三极管BG1、超声波脉冲变压器B及超声波发送头T40构成，超声波脉冲变压器，在这里的作用是提高加载到超声波发送头两产端的电压，以提高超声波的发射功率，从而提高测量距离。接收电路由BG1、BG2组成的两组三级管放大电路构成；超声波的检波电路、比较整形电路由C7、