微控制器分析报告.doc

微控制器系统原理 结课论文 设计课题 ：基于HCSO8AW60超声波测距系统设计 学院名称 ： 专业班级 ： 姓 名 ： 学 号 ： 指导教师 ： 目录 1 概述 1 1.1课题背景及重要意义 1 1.2设计思想及基本功能 1 2 总体方案设计 2 2.1总体方案设计 2 3 硬件电路设计 2 3.1 超声波测量电路 2 3.2 显示电路设计 6 3.3 LED与单片机连接电路设计 8 3.4 晶振电路设计 8 3.5 复位电路设计 9 3.6电源电路设计 9 4 系统软件设计 10 4.1 主程序软件设计 10 4.2 中断子程序 11 5总结 11 参考文献 12 附录（一） 系统原理图 13 附录（一）源程序 14  1 概述 1.1课题背景及重要意义 超声波是指频率在20kHz以上的声波，它属于机械波的范畴。超声波也遵循一般机械波在弹性介质中的传播规律，如在介质的分界面处发生反射和折射现象，在进入介质后被介质吸收而发生衰减等。正是因为具有这些性质，使得超声波可以用于距离的测量中。随着科技水平的不断提高，超声波测距技术被广泛应用于人们日常工作和生活之中。 由于超声测距是一种非接触检测技术，不受光线、被测对象颜色等的影响，较其它仪器更卫生，更耐潮湿、粉尘、高温、腐蚀气体等恶劣环境，具有少维护、不污染、高可靠、长寿命等特点。因此可广泛应用于纸业、矿业、电厂、化工业、水处理厂、污水处理厂、农业用水、环保检测、食品（酒业、饮料业、添加剂、食用油、奶制品）、防汛、水文、明渠、空间定位、公路限高等行业中。可在不同环境中进行距离准确度在线标定，可直接用于水、酒、糖、饮料等液位控制，可进行差值设定，直接显示各种液位罐的液位、料位高度。因此，超声在空气中测距在特殊环境下有较广泛的应用。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于实现实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的指标要求，因此为了使移动机器人能够自动躲避障碍物行走，就必须装备测距系统，以使其及时获取距障碍物的位置信息（距离和方向）。因此超声波测距在移动机器人的研究上得到了广泛的应用。同时由于超声波测距系统具有以上的这些优点，因此在汽车倒车雷达的研制方面也得到了广泛的应用。 1.2设计思想及基本功能 系统的设计主要包括两部分，即硬件电路和软件程序。硬件电路主要包括单片机电路、发射电路、接收电路、显示电路和电源电路，另外还有复位电路和LED控制电路等。我采用以单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪的硬件电路。超声波测距2 总体方案设计 2.1总体方案设计总体方案设计是满足设计要求的。 液位控制系统设计的总体框图如图2.1所示。 图2.1 超声波测距系统结构框图 3 硬件电路设计 超声波发生器内部有两个压电晶片和一个共振板，当两极外加脉冲信号的频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将发生共振，并带动共振板振动，从而产生超声波；同理，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片产生振动，将机械能转换为电信号。 测距原理如图11所示。图3.11超声波测距时序原理图 图3.12超声波测距示意图 被测距离。式中：s为超声波传播距离；h为发射探头与接收探头之间的距离。由于s远大于h，因此可近似认为d=s，则d=s=ct／2，t为发射超声波与接收超声波的时间间隔，c为超声波在空气中的传播速度。在空气中，常温下超声波的传播速度是334m／s，但其传播速度c易受空气中温度的影响，声速与温度关系如表1所示，由此可修正超声波传播速度 图3.13超声波实物图 在图3.12中以红色开始分别为电源（VCC），出发控制信号输入（Trig），回响信号输出（Echo），电源地（GND） (2)超声波发射电路 采用LM386对输出信号进行功率放大，LM386多用于音频放大，也可用于超声波发射。LM386第1脚和第8脚之间串接的E1、R1，可使电路获得较大的增益，为单片机输入的脉冲信号，经功率放大后由第5脚输出，驱动探头发射超声波。为了顺利接收回波信号，本文采用索尼公司生产的集成芯片CX20106，如图所示，CX20106是一款红外线检波接收的专用芯片，由于红外遥控常用的载波频率38kHz与超声波频率40kHz比较接近，而且CX20106内部设置的滤波器中心频率f0可由其5脚外接电阻调节，范围为30