超聲波測(cè)距課程設(shè)計(jì) (2)

1、<p><b>　　本科課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　超聲波測(cè)距儀</b></p><p>　　電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)評(píng)審表</p><p>　學(xué)生姓名專(zhuān)業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化年級(jí)09學(xué)號(hào)10</p><p>　課程數(shù)電設(shè)計(jì)題目超聲波測(cè)距儀</p><p&g

2、t;　評(píng)價(jià)內(nèi)容評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)分權(quán)值評(píng)定成績(jī)</p><p>　業(yè)務(wù)水平有扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識(shí)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)；能正確設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案（或正確建立數(shù)學(xué)模型、機(jī)械結(jié)構(gòu)方案）；獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)工作；能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能去發(fā)現(xiàn)與解決實(shí)際問(wèn)題；能正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；能對(duì)課題進(jìn)行理論分析，得出有價(jià)值的結(jié)論50</p><p>　論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、圖紙）質(zhì)量綜述簡(jiǎn)練完整，有見(jiàn)解；立論正確，論述充分，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)合理；實(shí)驗(yàn)正確，分

3、析處理科學(xué)；文字通順，技術(shù)用語(yǔ)準(zhǔn)確，符號(hào)統(tǒng)一，編號(hào)齊全，書(shū)寫(xiě)工整規(guī)范，圖表完備、整潔、正確；論文結(jié)果有應(yīng)用價(jià)值；圖紙繪制符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，質(zhì)量符合要求；計(jì)算及測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確；工作中有創(chuàng)新意識(shí)；對(duì)前人工作有改進(jìn)或突破，或有獨(dú)特見(jiàn)解50</p><p>　工作量、工作態(tài)度按期完成規(guī)定的任務(wù)，工作量飽滿(mǎn)，難度較大；工作努力，遵守紀(jì)律；工作作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)</p><p>　合計(jì)100</p>

4、<p>　指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)</p><p><b>　　目錄 </b></p><p>　　1 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求……………………………………………………………………………… 2</p><p>　　1.1 基本功能…………………………………………………………………………………2</p><p>　　1.

5、2 擴(kuò)展功能……………………………………………………………………………………………2</p><p>　　2 超聲波測(cè)距設(shè)計(jì)原理……………………………………………………………………2</p><p>　　3 電路設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………………………………2</p><p>　　3.1 顯示部分設(shè)計(jì)……………………………………………

6、………………………………………2</p><p>　　3.2 發(fā)射部分設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………………3</p><p>　　3.3 接收部分設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………………5 </p><p>　　3.4單片機(jī)最小系統(tǒng) ………………………………………………………………………… 5</p

7、><p>　　4 程序設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………………………………6</p><p>　　參考資料……………………………………………………………………………………………………7</p><p><b>　　超聲波測(cè)距儀的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求&

8、lt;/b></p><p><b>　　1.1 基本功能</b></p><p>　　完成2米以?xún)?nèi)的距離測(cè)量并通過(guò)數(shù)碼管顯示</p><p><b>　　1.2 擴(kuò)展功能</b></p><p>　　接收部分采用CX20106A紅外接收芯片，使回波更容易被接收，使實(shí)驗(yàn)省去了繁瑣的調(diào)試。<

9、;/p><p>　　2 超聲波測(cè)距儀設(shè)計(jì)原理</p><p>　　超聲波測(cè)距儀的總體框圖如圖1所示，主體電路完成超聲波(40KHZ)的發(fā)射，接收及距離的顯示。</p><p>　　圖1 超聲波測(cè)距儀總體框圖</p><p><b>　　3各部分的電路設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　

10、3.1顯示部分</b></p><p>　　3.1.1 74HC138譯碼器的工作原理（如真值表所示）</p><p>　　表1 譯碼器器的真值表</p><p>　　3.1.2 譯碼電路與顯示電路的工作原理</p><p>　　單片機(jī)控制段選，譯碼器控制位選，來(lái)完成顯示部分</p><p><

11、;b>　　3.2 發(fā)射部分</b></p><p>　　3.2.1 波形的產(chǎn)生</p><p>　　利用單片機(jī)的T2定時(shí)中斷產(chǎn)生40KHZ的脈沖，通過(guò)軟件產(chǎn)生的脈沖，頻率比較準(zhǔn)確，易于驅(qū)動(dòng)超生波的發(fā)出。</p><p><b>　　3.2.2發(fā)射部分</b></p><p>　　輸出的 40kHz方波信

12、號(hào)一路經(jīng)一級(jí)反向器后送到超聲波換能器的一個(gè)電極。另一路經(jīng)兩級(jí)反向器后送到超聲波換能器的另一個(gè)電極。用這種推挽形式將方波信號(hào)加到超聲波換能器兩端 ?？梢蕴岣叱暡ǖ陌l(fā)射強(qiáng)度。輸出端采用兩個(gè)反向器并聯(lián)。用以提 高驅(qū)動(dòng)能力。上拉電阻 R10、R20一方面可以提高反向器74LS04輸出高電平的驅(qū)動(dòng) 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(shí)間。</p><p><b>　　3.3 接收部

13、分</b></p><p>　　使用CX20106A集成電路對(duì)接收探頭受到的信號(hào)進(jìn)行放大、濾波。其總放大增益80db。</p><p><b>　　電路如下圖所示</b></p><p>　　CX20106A的引腳注釋。</p><p>　　1管腳：遙控信號(hào)輸入端，該腳和地之間連接PIN光電二極管，該腳的輸入

14、阻抗約為40kΩ。</p><p>　　2管腳：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(gè)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R1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(huì)影響到頻率特性，一般在實(shí)際使用中不必改動(dòng)，推薦選用參數(shù)為R1=4.7Ω，C1=1μF。</p><p>　　3管腳：該腳與地之間連接檢波電

15、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(dòng)大，易造成誤動(dòng)作，推薦參數(shù)為3.3μf。</p><p><b>　　4管腳：接地端。</b></p><p>　　5管腳：該腳與電源間接入一個(gè)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(shí)，f0≈42kHz，若取R=

16、220kΩ，則中心頻率f0≈38kHz。6管腳： 該腳與地之間接一個(gè)積分電容，標(biāo)準(zhǔn)值為330pF，如果該電容取得太大，會(huì)使探測(cè)距離變短。</p><p>　　7管腳：遙控命令輸出端，它是集電極開(kāi)路輸出方式，因此該引腳必須接上一個(gè)上拉電阻到電源端，推薦阻值為22kΩ，沒(méi)有接受信號(hào)是該端輸出為高電平，有信號(hào)時(shí)則產(chǎn)生下降。</p><p>　　8腳：電源正極，4.5～5V。最初，我們直接用7腳輸

17、出，但用示波器發(fā)現(xiàn)無(wú)信號(hào)是其輸出高電平的同時(shí)夾雜這少量的低電平。因此，我們?cè)诖颂幵偌右粋€(gè)旁通電容，平均華其電壓輸出，以去除低電平信。</p><p>　　3.4 單片機(jī)最小系統(tǒng)</p><p>　　最小系統(tǒng)由復(fù)位部分和晶振部分組成，原理圖如下所示。</p><p><b>　　4 程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本

18、設(shè)計(jì)采用T0定時(shí)器控制20條脈沖的輸出，用T2的捕獲功能來(lái)完成回波信號(hào)的接收和時(shí)間的計(jì)算。</p><p>　　程序流程圖如下所示：</p><p><b>　　NY</b></p><p><b>　　Y</b></p><p><b>　　NN</b></p>

19、;<p><b>　　YY</b></p><p><b>　　5參考資料</b></p><p><b>　　數(shù)字電路第五版；</b></p><p>　　單片機(jī)及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)；</p><p><b>　　程序如下：</b></p

20、><p>　　#include<reg52.h></p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int </p><p>　　uchar code duma[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07

21、,0x7f,0x6f};</p><p>　　sbit a=P3^0;</p><p>　　sbit b=P3^1;</p><p>　　sbit c=P3^2;</p><p>　　sbit fa=P1^0;</p><p>　　sbit z=P1^4;</p><p>　　uchar sig

22、n_failure;</p><p>　　uchar sign_success;</p><p>　　uchar qian,bai,shi,ge;</p><p>　　uint s,t,count;</p><p>　　void delay(uchar x);</p><p>　　void init();</p&

23、gt;<p>　　void measure();</p><p>　　void display();</p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　init();

24、 //程序初始化</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　measure(); //測(cè)量函數(shù)</

25、p><p>　　qian=s/1000; //為顯示計(jì)算數(shù)值</p><p>　　bai=(s/100)%10;</p><p>　　shi=(s/10)%10;</p><p><b>　　ge=s%10;</b>

26、</p><p>　　display(); //顯示函數(shù)</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void delay(uchar x)

27、 //延時(shí)函數(shù)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar i,j;</p><p>　　for(i=x;i>0;i--)</p><p>　　for(j=110;j>0;j--);</p><p&

28、gt;<b>　　}</b></p><p>　　void init()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　fa=0;</b></p><p><b>　　count=0;</b></p><p>

29、　　z=1; //指示燈亮</p><p><b>　　s=0;</b></p><p>　　t=0; </p&g

30、t;<p><b>　　EA=1;</b></p><p>　　TMOD=0x02; //T0工作在方式1</p><p>　　T2CON=0x09;

31、 //T2工作在捕獲模式</p><p><b>　　ET0=1;</b></p><p><b>　　ET2=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void T0_0() interrupt 1

32、 //T0中斷函數(shù)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(TH0==(256-12))</p><p>　　TH0=256-13;</p><p><b>　　else </b></p><p&

33、gt;　　TH0=256-12;</p><p><b>　　fa=!fa;</b></p><p>　　count++; </p><p><b>　　}</b></p><p>　　v

34、oid T2_2() interrupt 5 //T2中斷函數(shù)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　if(TF2)</b></p><p><b>　　{</b></p>&

35、lt;p>　　TF2=0; //T2溢出也沒(méi)檢測(cè)到波</p><p>　　sign_failure=1; //測(cè)量失敗位置1</p><p><b>　　}</b&

36、gt;</p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　EXF2=0;</b></p><p>　　t=RCAP2H*256+RCAP2L;

37、 //計(jì)算時(shí)間</p><p>　　sign_success=1; //測(cè)量成功位置1</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void

38、measure() //測(cè)量函數(shù)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　sign_failure=0;</p><p>　　sign_success=0;</p><p>　　TR0=1;

39、 //開(kāi)T0中斷</p><p>　　TR2=1; //開(kāi)T2中斷</p><p>　　TH0=(256-12);</p><p>　　TL0=(256-13);&l

40、t;/p><p>　　TH2=TL2=0; //T2初值設(shè)為零 </p><p>　　while(count<16);</p><p>　　TR0=0

41、; //停止發(fā)射</p><p>　　count=0; //關(guān)閉T0</p><p>　　while(sign_success==0)</p><

42、;p><b>　　{</b></p><p>　　if(sign_failure)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　TR2=0; //關(guān)閉T2計(jì)時(shí)</p><p

43、>　　z=0; //指示燈滅 </p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　TR2=0;</b>&l

44、t;/p><p>　　s=t*0.157; //計(jì)算距離</p><p>　　} </p><p><b>　　}</b>&

45、lt;/p><p>　　void display() //顯示函數(shù)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　a=b=c=0;</b></p><p>　　P2=duma[qian];//顯示第一位</p>&

46、lt;p>　　delay(10);</p><p><b>　　a=1;</b></p><p><b>　　b=c=0;</b></p><p>　　P2=duma[bai];//顯示第二位</p><p>　　delay(10);</p><p><b>

47、　　a=c=0;</b></p><p><b>　　b=1;</b></p><p>　　P2=duma[shi];//顯示第三位</p><p>　　delay(10);</p><p><b>　　a=b=1;</b></p><p><b>