基于AT89S51单片机智能超声波测距系统原理设计论文.doc

目 录 引 言 2 1.1单片机的发展历程 2 1.2 超声波测距仪的现状 3 1.3 超声波测距仪的应用 3 1.4 超声波测距系统的发展要求 4 二、设计要求 4 2.1需求分析 4 2.2设计的任务和要求 5 2.3单片机测距的原理 5 三、方案论证与比较 5 3.1单片机的选择 5 3.2语音芯片的选择 6 3.3测距模块的选择 6 3.4显示模块的选择 7 四、系统硬件框图设计 8 4.1发射部分设计框图 8 五、系统硬件电路设计 9 5.1单片机最小系统电路 9 5.2 LCD1602液晶驱动电路 10 5.3 WT588D语音模块控制电路 11 5.4超声波发射与接收控制电路 12 六、系统软件设计 13 6.1超声波发射、接收系统软件流程图 13 七、测试与结果分析 15 7.1 测试仪器和器材 15 7.2 测试结果分析 15 八、设计总结 15 致谢 16 参考文献 17 附件： 实物图 19 程序 21 基于AT89S51单片机智能超声波测距系统原理设计 摘 要：本文详细介绍了一种基于单片机的脉冲反射式超声测距系统。超声波具有指向性强，能量消耗缓慢，传播距离较远等优点，超声测距有不受光线影响、结构简单、成本低、信息处理简单可靠等优点，对于被测物处于黑暗、有毒、烟雾等恶劣环境中有一定的适应能力。整个电路采用模块化设计，文中首先阐述了超声传感器的原理及特性；对于测距系统的超声波频率、信号脉冲、器件型号等主要参数进行了讨论；由主程序、预置子程序、发射子程序、接收子程序、显示子程序等模块组成，各探头的信号经单片机综合分析处理，实现超声波测。在介绍了超声测距各模块功能的基础上，提出了系统的总体构成并对测距系统发射、接收、检测、显示部分的硬件设计方案进行了论证。根据系统要求采用模块化的编程思路完成系统的算法设计，实现超声发射和距离显示功能。最后通过软硬件的综合调试实现短距离超声测距系统的基本功能。 关键词：超声波；超声波传感器；AT89S51单片机；LCD显示单元；测距仪 第一章 引 言 1.1单片机的发展历程 我国开始使用单片机[2]是在1982 年，短短五年时间里发展极为迅速。1986 年在上海召开了全国首届单片机开发与应用交流会，有的地区还成立了单片微型计算机应用协会，那是全国形成的第一次高潮。单片机应用技术飞速发展，我们上因特网输入一个“单片机”的搜索，将会看到上万个介绍单片机的网站，这还不包括国外的。与它相应的专业杂志现在也有很多，比如由单片机界的权威何立民主编的《单片机与嵌入式系统应用》杂志现以风靡电子界。单片机，亦称单片微电脑或单片微型计算机。它是把中央处理器（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入/输出端口（I/0）等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。计算机的产生加快了人类改造世界的步伐，但是它毕竟体积大。微计算机（单片机）在这种情况下诞生了，纵观我们现在生活的各个领域，从导弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据处理，以及我们生活中广泛使用的各种智能IC 卡、电子宠物等，这些都离不开单片机。以前没有单片机时，这些东西也能做，但是只能使用复杂的模拟电路，然而这样做出来的产品不仅体积大，而且成本高，并且由于长期使用，元器件不断老化，控制的精度自然也会达不到标准。在单片机产生后，我们就将控制这些东西变为智能化了，我们只需要在单片机外围接一点简单的接口电路，核心部分只是由人为的写入程序来完成。这样产品的体积变小了，长期使用也不会担心精度达不到了。 所以，在将来将会有更多的人来接受它、使用它。据统计，我国的单片机年容量已达1——3 亿片，且每年以大约16%的速度增长，但相对于世界市场我国的占有率还不到1%。特别是沿海地区的玩具厂等生产产品多数用到单片机，并不断地辐射向内地。所以，学习单片机在我国是有着广阔前景的。 1.2 超声波测距仪的现状 信息高度发达、生活快节奏的现代社会中，电子信息技术的应用越来越广泛，在生活中已投入使用的有：电视机、手机、电脑、先进的工业控制系统、通信雷达系统和卫星遥感系统，甚至是智能机器人、无人侦查飞机等无一例外的不使用到电子信息技术。现代信息技术主要包括计算机技术、通信技术和传感器技术；其中，计算机相当于人的大脑，通信相当于人的神经，而传感器就相当于人的感官。由于传感器的重要性，各发达国家都将其视为现代高新技术发展的关键，我国在20世纪80年代以来也已将其列为国家高新技术发展的重点。21世纪是人类进入信息电子化的时代，作为现代信息技术的三大支柱之一的传感器技术必将有更大的发展空间。有专家认为，我国今后传感器方面的研究和开发应用方向是：微电子机械系统、汽车传感器、