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基于单片机超声波测距仪的设计

程和校验时,口作为低位地址接收。口口为个内部上拉电阻的位双向口,口缓冲器可接收,输出个门电流,当口被写时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。并因此作为输入时,口的管脚被外部拉低,将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。口当用于外部程序存储器或位地址外部数据存储器进行存取时,口输出地址的高位。在给出地址时,它利用内部上拉优势,当对外部位地址数据存储器进行读写时,口输出其特殊功能寄存器的内容。口在编程和校验时接收高位地址信号和控制信号。口口管脚是个带内部上拉电阻的双向口,可接收输出个门电流。当口写入后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。作为输入,由于外部下拉为低电平,口将输出电流这是由于上拉的缘故。口也可作为的些特殊功能口,如下表所示口管脚备选功能串行输入口串行输出口外部中断外部中断计时器外部输入计时器外部输入外部数据存储器写选通外部数据存储器读选通口同时为闪烁编程和编程校验接收些控制信号。复位输入。当振荡器复位器件时,要保持脚两个机器周期的高电平时间。当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。在编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在平时,端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是每当用作外部数据存储器时,将跳过个脉冲。如想禁止的输出可在地址上置。此时,只有在执行,指令是才起作用。另外,该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态禁止,置位无效。外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次有效。但在访问外部数据存储器时,这两次有效的信号将不出现。第脚空脚或背灯电源。脚背光正极,脚背光负极。主要特性如下或工作电压,对比度可调,如清屏字符闪烁光标闪烁显示移位等多种功能字节显示数据存储器个点阵的字型的字符发生器个可由用户自定义的的字符发生器设计实现具体方案论证与设计主要由单片机系统及显示电路超声波发射电路超声波检测接收电路和测温电路部分组成。采用来实现对接收放大及检波和系列超声波转换模块的控制。单片机通过引脚经电平转换芯片来控制超声波的发送,然后单片机不停的检测引脚,当引脚的电平由高电平变为低电平时就认为超声波已经返回。计算器所计的数据就是超声波所经历的时间,通过换算就可以得到传感器与障碍物之间的距离。软件部分主要由主程序超声波发生子程序超声波接收中断程序测温子程序及显示子程序等部分。图设计流程图硬件设计部分超声波发射部分超声波发射部分是为了让超声波发射换能器能向外界发出左右的方波脉冲信号。左右的方波脉冲信号的产生通常有两种方法采用硬件如震荡产生或软件如单片机软件编程输出,本系统采用后者。发射电路如图所示。编程由单片机端口输出左右的方波脉冲信号,信号由单片机的两个和正负交替发出连串脉冲波。由,得,所以发射的脉冲波正负正负分别是和。当为高电平时,为低电平,同理,当为低电平时,为高电平,这样,通过,的正负交替,发射电路发出连串超神波。由于单片机端口输出功率不够,方波脉冲信号送给个由组成的电平转换电路放大电压以便使发射距离足够远,满足测量距离要求峰峰值可以达到伏,最后超声波发射换能器以声波形式发射到空气中。图超声波发射电路超声波接收部分上述发射的超声波会射的在空气中传播,遇到障碍物就会返回,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。放大部分由于反射回来的超声波信号非常微弱,所以接收电路需要将其进行放大。接收电路如图所示。接收到的信号先经电容耦合,然后加到运算放大器上进行级放大。第级放大倍数是,放大倍数为倍,第级放大倍数为倍,第极放大倍数为倍,级放大的同相端都加了个比较电压和个电容,其目的是为了去掉电源和反射信号共同作用的小毛刺文波电压。可用公式表示为式式中为总放大倍数为第级放大倍数为第级放大倍数为第级放大倍数。图超声波接收放大电路波形整形电路检波放大的信号通过检波电路得到解调后的信号,即把多个脉冲波解调成多个大脉冲波。这里使用的是检波极管,它的高频特性很好,输出的直流信号即极管之间电容电压,电路如图,为检波前信号,为检波后信号。由于发射的超声波有部分可能未经反射就直接到超声波接收端,导致测量,这里的作用就是为了屏蔽未经反射的干扰信号。本系统通过单片机对的控制来控制检波电路工作,从而控制整个接收电路。在信号发射后,延时定时间,开,检波电路开始工作,这样有效避免了因未经反射的信号引起的测量误差。是指显示的内容为,即可以显示两行,每行个字符液晶模块显示字符和数字。市面上字符液晶大多数是基于液晶芯片的,控制原理是完全相同的,因此基于写的控制程序可以很方便地应用于市面上大部分的字符型液晶。编辑本段管脚功能图引脚图采用标准的脚接口,其中第脚为电源地第脚接电源正极第脚为液晶显示器对比度调整端,接正电源时对比度最弱,接地电源时对比度最高对比度过高时会产生鬼影,使用时可以通过个的电位器调整对比度。第脚为寄存器选择,高电平时选择数据寄存器低电平时选择指令寄存器。第脚为读写信号线,高电平时进行读操作,低电平时进行写操作。第脚或端为使能端,高电平时读取信息,负跳变时执行指令。第脚为位双向数据端。基于单片机超声波测距仪的设计。超声波的接收与数据处理时间接收头采用与发射头配对,将超声波调制脉冲变为交变电压信号,输入到芯片的脚,输出端脚由高电平越变为低电平,作为中断请求信号送至单片机处理。前方测距电路的输出端接单片机端口,单片机进入外部中断进行相关数据处理。为了提高测量精度,取次测量的数据再求平均。部分源程序如下电路与程序的测试通过多次实验,对电路各部分进行了测量调试和分析。首先测试发射电路对信号放大的倍数,先用信号源给发射电路输入端个的方波信号,峰峰值为。经过发射电路后,其信号峰峰值放大到左右。的方波驱动超声波发射头发射超声波,经反射后由超声波接收头接收到的正弦波,由于声波在空气中传播时衰减,所以接收到的波形幅值较低,经接收电路放大,整形,最后输出负跳变,在单片机的外部中断源输入端产生个中断请求信号。该测距电路的方波由单片机编程产生,方波的周期为,即,半周期为。每隔半周期时间,让方波输出脚的电平取反,便可产生方波。由于晶振的单片机的时间分辨率是,所以只能产生半周期为或的方波信号,频率分别为和。本系统在编程时选用了后者,让单片机产生约的方波。按照设计的原理,我选用了比较器接收到的信号进行放大,但是无论如何调整电路,都无法将信号放大。然后我查看了的芯片手册,我发现,当信号达到左右的时候,基本放大不了信号,这是因为的带宽不够大。我们在网上搜索资料,找到款功能与差不多的芯片。此款芯片是宽带比较宽的款比较器,可以放大的信号。使单片机工作。当我将电路完全调试成功之后,我对超声波测距仪的显示数据进行测量,我发现显示电路显示的数值与实际测出的数值有偏差,经过对电路的分析,我诊断出超声波接收电路上存在着干扰,我对电路加入电容,进行对电路干扰的消除。结论做实际电路,发现与理论上还是有所差别的,需要很多琐碎的测试与调试。不过通过本次的课程设计,我对专业又有了进步的了解,同样也激发了我对这个专业的兴趣。每当有点点进步的时候,自己心中都会有种莫名的成就感,这是每个人都喜欢的种感觉。做这类的设计,不仅增长了我自己的专业知识,更培养了动手能力与专业兴趣。我想不管是什么专业,最重要的不是努力而是兴趣,只要你感兴趣你就

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