基于单片机测距仪的设计与应用(AT89C52单片机)

摘要：在现代工业生产过程中，利用超声波进行近距离非接触式测量越来越广泛，例如液位的测量、煤层的测厚、机器人定位、辅助视觉系统、车辆的定位与导航、汽车防撞雷达、井深及管道长度测量等方面。根据超声波纵向分辨力高、对色彩和光照度不敏感、抗电磁干扰能力强等特点，可以设计出精度较高的超声波测距系统，应用于漫反射差和有毒等恶劣环境中。
关键字：AT89C52  超声波传感器测量距离。

超声波测距主要应用于倒车雷达、建筑施工工地以及一些工业现场，例如：液位、井深、管道长度等场合。目前国内一般使用专用集成电路设计超声波测距仪，但是专用集成电路的成本很高，并且没有显示，操作使用很不方便。本文介绍一种以AT89C52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和软件设计方法。实际使用证明该仪器工作稳定，性能良好。

该系统由ATMEL公司生产的AT89C52单片机、超声波发射电路、发射接收转换电路、接收前置放大电路、带通滤波电路、自动增益控制(AGC)电路、绝对值变换电路、检波电路、过零检测电路、环境温度采集电路、E2PROM存储电路、显示电路和超声波传感器组成。AT89C52单片机为整个系统的核心部件，协调各部分电路的工作。传感器选用TCF40-16型收发一体式超声波传感器，谐振频率为40kHz；单片机产生脉冲信号，经三极管和变压器放大后，通过发射接收转换电路驱动超声波传感器；每次发射1个脉冲，当脉冲发射后，启动计数器开始计数；回波信号经过发射驱动接收转换电路、前置放大电路、带通滤波电路、自动增益控制(AGC)电路、绝对值变换电路、检波电路、过零检测电路后输入AT89C52单片机中，触发外部中断，单片机AT89C52停止计数器计数并计算出渡越时间t；环境温度采集电路将现场温度数据送到单片机中，通过计算来补偿声速，最后利用公式(1)计算出距离，并由显示电路显示出米。

本系统中单片机采用中断方式对MAX7219进行控制，传送16位数据的地址位和数据位。在主程序中，包括串行方式的设置、显示缓冲单元和各控制寄存器的地址码及数据单元的分配、对MAX7219的初始化等。以下程序中，显示缓冲区为RAM的30H-37H单元，控制寄存器地址码及数据单元为40H-47H单元。要显示的数据是程序执行的运算结果，以BCD码数形式存放在显示缓冲单元的数据字节中，用转换子程序BSHIFT倒序后存回原处。单片机串行发送数据的启动在主程序中进行，每发送两个字节后，在中断子程序中控制使MAX7219的LOAD引脚产生正跳变，把数据锁存入相应的寄存器中。该中断子程序既可发送一个16位数据，也可连续发送多个，非常方便。

毕业设计说明书目录   16000字
1 引言-----------------------------------------------------------    11
2  可行性方案分析及方案论述---------------------------------------------------------    11
2.1 方案一----------------------------------------------------    11
2.2 方案二-------------------------------------------------------------------------------    12
2.3两种方案的总结-----------------------------------------    ---    12
3软硬件原理图----------------------------------------------------    12
3.1 超声波测距原理--------------------------------------------    12
3.2硬件系统组成----------------------------------------------    13
3.3软件流程图 -----------------------------------------------    16
4 单元电路设计和原理---------------------------------------------    16
4.1 AT89C52 与 AT89C51 的比较------------------------------------------------    16
4.2 单片机AT89C52的介绍------------------------------------    16      
4.3单片机最小系统 ------------------------------------------------------------------    21
4.4超 声 波---------------------------------------------------    22
4.4 .1 超声波传感器的主要性能指标---------------------------    22
4.4.2单元电路----------------------------------------------    22
5 软件设计-----------------------------------------------------------------------------------    31
5.1 40kHz 脉冲的产生与超声波发射--------------------------------------------    32
5.2 计算超声波传播时间 ---------------------------------------------------------- 33
5.3控制程序设计----------------------------------------------------------------------    33
5.4温度传感器-------------------------------------------------------------------------    35
5.5温度传感器ds1820 的汇编程序------------------------------    42
6 附录----------------------------------------------------------------------------------------    48
7参考文献-----------------------------------------------------------------------------------    49