超声波测距报告

单片机原理及应用

课程设计报告

题目二十七：超声波测距系统设计

学生姓名

专业

学号

同组同学

指导教师

学院

二〇一六年七月

2015-2016学年第二学期成绩：

一、设计要求

1.搭建单片机的最小系统；（基本项）

2.选用超声波模块，设计模块与单片机的接口；（基本项）

3.采用LCD显示器显示测量结果；（基本项）

4.编写相应的程序；（基本项）

5.提高测量精度的方法。（创新项）

二、设计题目介绍及分析

使用MCS-51 系列单片机作为控制器，选用超声波模块，组建测距系统并显示结果。

三、设计方案论证

通过循环来时时的对目标进行测距。

四、具体硬件设计说明

蜂鸣器：通过PNP三极管驱动。接到P3^2引脚。

按键：有键按下时IO口变为低电平。开始按键连接到P3^1，P3^2的按键控制中断。

超声波模块：选用HC-SR04。提供一个10uS以上脉冲触发信号，该模块内部将发出8个40kHz周期电平并检测回波。一旦检测到有回波信号则输出回响信号。回响信

号的脉冲宽度与所测的距离成正比。由此通过发射信号到收到的回响信号时间间隔可以计算得到距离。

超声波TRIG连接到P1^0，ECHO连接到P1^1。

LCD的E,RW,RS引脚分别接到单片机P2^7,P2^5,P2^6，P0口作为数据输出、

五、软件设计说明

发出超声波信号时开启定时器0，通过定时器计算回波信号持续时间进而计算出距

离。

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**********

* 单片机课程设计

* 题号： 27题，超声波测距

* 组员：马铭阳，程岩，孔维士

* 学号?30222204 130222206 130222207

* 日期：2016年6月30日

* 说明 KEY_START按下，程序执行，KEY1按下显示题号，持续10秒

**********************************************************************

*********/

#include

#include

#include

sbit Trig = P1^0; //超声波发送

sbit Echo = P1^1; //超声波接收

sbit key_start=P3^1; //开始按键

sbit key1=P3^2; //中断按键

sbit buzzer=P1^5; //蜂鸣器按键

unsigned char code TABLE[] = " DISTANCE: ";

unsigned char code ASCII[] =

{'0','1','2','3','4','5','6','7','8','9','.','-','C','M',' '};

unsigned char code CLASS[] = " NO.27 ";

static unsigned char DisNum = 0; //?????

unsigned int time=0;

unsigned int i=0;

unsigned int key_flag=0;

long S=0;

bit flag =0; //成功标志位

unsigned char disbuff[4] ={ 0,0,0,0,};

/********************************************************************* **********

*

*

*

*

********************************************************************** *********/

//延时函数

void delayms(unsigned int ms)

{

unsigned char i=100,j;

for(;ms;ms--)

{

while(--i)

{

j=10;

while(--j);

}

}

}

//计算距离

void Conut(void)

{

time=TH0*256+TL0;

TH0=0;

TL0=0;

S=(long)(time*0.17);

if((S>=700)||flag==1)

{

flag=0;

LcdWriteData( ASCII[11]);

LcdWriteData( ASCII[10]);

LcdWriteData(ASCII[11]);

LcdWriteData( ASCII[11]);

LcdWriteData( ASCII[12]);

buzzer=0;

delayms(50);

buzzer=1;

}

else

{

disbuff[3]=S%10000/1000;

disbuff[2]=S%1000/100;

disbuff[1]=S%100/10;

disbuff[0]=S%10/1;

LcdWriteData( ASCII[disbuff[3]]);

LcdWriteData( ASCII[disbuff[2]]);

LcdWriteData( ASCII[disbuff[1]]);

LcdWriteData( ASCII[10]);

LcdWriteData( ASCII[disbuff[0]]);

LcdWriteData( ASCII[12]);

LcdWriteData( ASCII[13]);

}

}

//定时器0

void zd0() interrupt 1 //触发时说明超出范围 {

flag=1; //成功标志位置1

}

void inter() interrupt 0 //外部中断

{

LcdWriteCom(0x01);

LcdWriteCom(0x80);

for (i=0;i<7;i++)

{

LcdWriteData(CLASS[i]);

delayms(5);

}

delayms(100);

LcdWriteCom(0x80);

for (i=0;i<11;i++)

{

LcdWriteData(TABLE[i]);

delayms(5);

}

LcdWriteCom(0x80+0x46);

}

//超声波发射

void StartModule()

{

Trig=1; //发脉冲

_nop_(); //用NOP函数时间更精准 _nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

Trig=0;

}

void key_board0(void) //按键扫描程序{

while(1)

{

if(key_start==0)

{

delayms(10);

if(key_start==0)

{

while(!key_start);

key_flag=1;

break;

}

}

else if(key1==0)

{

delayms(10);

if(key1==0)

{

while(!key1);

key_flag=2;

break;

}

}

}

void key_board1(void)

{

if(key_start==0)

{

delayms(10);

if(key_start==0)

{

while(!key_start);

key_flag=1;

}

}

if(key1==0)

{

delayms(10);

if(key1==0)

{

while(!key1);

key_flag=2;

}

}

}

void main(void)

{

P1 = 0xF0; //低位拉低 TMOD=0x01;

TH0=0;

TL0=0;

ET0=1; //定时器0中断

IT0=1; //外部中断0

EX0=1;

EA=1;

LcdInit();

key_board0();

//key_board1();

//if(key_flag==1)

//{

LcdWriteCom(0x80);

for (i=0;i<11;i++) //显示DISTANCE

{

LcdWriteData(TABLE[i]);

delayms(5);

}

LcdWriteCom(0x80+0x46);

while(1)

{

StartModule();

while(!Echo); //判断是否收到回波信号

TR0=1; //收到时，开启定时器

while(Echo); //回波信号结束后关闭定时器

TR0=0; //关闭定时器

Conut(); //计算距离

LcdWriteCom(0x80+0x46); //设置数据指针起点，第二排第一个

delayms(80);

}

}

以下是LCD显示程序

#include"lcd.h"

/********************************************************************* **********

* 函数名 : Lcd1602_Delay1ms

* 函数功能 : 延时函数，延时1ms

* 输入 : c

* 输出 : 无

* 说名 : 该函数是在12MHZ晶振下，12分频单片机的延时。

********************************************************************** *********/

void Lcd1602_Delay1ms(uint c) //误差 0us

{

uchar a,b;

for (; c>0; c--)

{

for (b=199;b>0;b--)

{

for(a=1;a>0;a--);

}

}

}

/********************************************************************* **********

* 函数名 : LcdWriteCom

* 函数功能 : 向LCD写入一个字节的命令

* 输入 : com

* 输出 : 无

********************************************************************** *********/

#ifndef LCD1602_4PINS //当没有定义这个LCD1602_4PINS时

void LcdWriteCom(uchar com) //写入命令

{

LCD1602_E = 0; //使能

LCD1602_RS = 0; //选择发送命令

LCD1602_RW = 0; //选择写入

LCD1602_DATAPINS = com; //放入命令

Lcd1602_Delay1ms(1); //等待数据稳定

LCD1602_E = 1; //写入时序

Lcd1602_Delay1ms(5); //保持时间

LCD1602_E = 0;

}

#else

void LcdWriteCom(uchar com) //写入命令

{

LCD1602_E = 0; //使能清零

LCD1602_RS = 0; //选择写入命令

LCD1602_RW = 0; //选择写入

LCD1602_DATAPINS = com; //由于4位的接线是接到P0口的高四位，所以传送高四位不用改

Lcd1602_Delay1ms(1);

LCD1602_E = 1; //写入时序

Lcd1602_Delay1ms(5);

LCD1602_E = 0;

// Lcd1602_Delay1ms(1);

LCD1602_DATAPINS = com << 4; //发送低四位

Lcd1602_Delay1ms(1);

LCD1602_E = 1; //写入时序

Lcd1602_Delay1ms(5);

LCD1602_E = 0;

}

#endif

/********************************************************************* **********

* 函数名 : LcdWriteData

* 函数功能 : 向LCD写入一个字节的数据

* 输入 : dat

* 输出 : 无

********************************************************************** *********/

#ifndef LCD1602_4PINS

void LcdWriteData(uchar dat) //写入数据

{

LCD1602_E = 0; //使能清零

LCD1602_RS = 1; //选择输入数据

LCD1602_RW = 0; //选择写入

LCD1602_DATAPINS = dat; //写入数据

Lcd1602_Delay1ms(1);

LCD1602_E = 1; //写入时序

Lcd1602_Delay1ms(5); //保持时间

LCD1602_E = 0;

}

#else

void LcdWriteData(uchar dat) //写入数据

{

LCD1602_E = 0; //使能清零

LCD1602_RS = 1; //选择写入数据

LCD1602_RW = 0; //选择写入

LCD1602_DATAPINS = dat; //由于4位的接线是接到P0口的高四位，所以传送高四位不用改

Lcd1602_Delay1ms(1);

LCD1602_E = 1; //写入时序

Lcd1602_Delay1ms(5);

LCD1602_E = 0;

LCD1602_DATAPINS = dat << 4; //写入低四位

Lcd1602_Delay1ms(1);

LCD1602_E = 1; //写入时序

Lcd1602_Delay1ms(5);

LCD1602_E = 0;

}

#endif

/********************************************************************* **********

* 函数名 : LcdInit()

* 函数功能 : 初始化LCD屏

* 输入 : 无

* 输出 : 无

********************************************************************** *********/

#ifndef LCD1602_4PINS

void LcdInit() //LCD初始化子程序

{

LcdWriteCom(0x38); //开显示

LcdWriteCom(0x0c); //开显示不显示光标

LcdWriteCom(0x06); //写一个指针加1

LcdWriteCom(0x01); //清屏

LcdWriteCom(0x80); //设置数据指针起点

}

#else

void LcdInit() //LCD初始化子程序

{

LcdWriteCom(0x32); //将8位总线转为4位总线

LcdWriteCom(0x28); //在四位线下的初始化

LcdWriteCom(0x0c); //开显示不显示光标

LcdWriteCom(0x06); //写一个指针加1

LcdWriteCom(0x01); //清屏

LcdWriteCom(0x80); //设置数据指针起点

}

#endif

六、测试及调试

硬件调试：焊接前用恒流源供电测量每个元件是否工作正常。此时电压不应过高，1V即可。焊接电路时每焊接一个器件后都用万用表测量一次通路，再用恒压源供电查看元件在焊接后的电路是否正常。整个电路焊接完成后给单片机供电用示波器测量竞争工作是否正常。

软件调试：在硬件全部工作正常后应进行软件调试。通过程序一起测量按键和蜂鸣器，有键按下时蜂鸣器发声。再测试LCD，用LCD学号，显示结果正常后，在将完整的程序烧入芯片。

七、总结（设计最终情况说明，着重说明完成设计要求情况）

1.搭建了单片机的最小系统并且可以正常工作。

2.完成了超声波模块的选用，设计模块与单片机的接口。

3.LCD能够显示测量结果。距离单位在CM级。

八、附录