單片機(jī)課程設(shè)計--超聲波測距儀的設(shè)計

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文檔簡介

1、　　課程設(shè)計報告　　題目：超聲波測距儀的設(shè)計 　　課程：單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計 　　專業(yè)：電氣工程及其自動化 <p&g

2、t;　　第一部分　　任　　務(wù)　　書　　《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程設(shè)計任務(wù)書

3、　　一、課題名稱　　超聲波測距儀的設(shè)計　　二、課程設(shè)計目的　　課程設(shè)計是課程教學(xué)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，是達(dá)到教學(xué)目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)，是綜合性較強(qiáng)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，它對幫助學(xué)生全面牢固地掌握課堂教學(xué)內(nèi)容、培養(yǎng)學(xué)生

4、的實(shí)踐和實(shí)際動手能力、提高學(xué)生全面素質(zhì)具有很重要的意義。　　《單片機(jī)原理及應(yīng)用》是一門理論性、實(shí)用性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，課程設(shè)計環(huán)節(jié)應(yīng)占有更加重要的地位。單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計的目的是讓學(xué)生在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，通過完成一個涉及MCS-51單片機(jī)多種資源應(yīng)用并具有綜合功能的小系統(tǒng)目標(biāo)板的設(shè)計與編程應(yīng)用，使學(xué)生不但能將課堂上學(xué)到的理論知識與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來，而且能進(jìn)一步加深對電子電路、電子元器件

5、等知識的認(rèn)識與理解，同時在軟件編程、排錯調(diào)試、相關(guān)軟件和儀器設(shè)備的使用技能等方面得到較全面的鍛煉和提高。為今后能夠獨(dú)立進(jìn)行某些單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計工作打下一定的基礎(chǔ)。通過單片機(jī)硬件和軟件設(shè)計、調(diào)試、整理資料等環(huán)節(jié)的培訓(xùn)，使學(xué)生初步掌握工程設(shè)計方法和組織實(shí)踐的基本技能，逐步熟悉開展科學(xué)實(shí)踐的程序和方法。　　三、課程設(shè)計內(nèi)容<p

6、>　　設(shè)計以89C51單片機(jī)和外圍元器件構(gòu)成的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，并完成相應(yīng)的軟硬件調(diào)試。　　1. 系統(tǒng)方案設(shè)計：綜合運(yùn)用單片機(jī)課程中所學(xué)到的理論知識，學(xué)生根據(jù)所選課題的任務(wù)、要求和條件進(jìn)行總體方案的設(shè)計。　　2. 硬件電路設(shè)計：對方案中以單片機(jī)為核心的電路進(jìn)行設(shè)計計算，包括元器件的選擇和電路參數(shù)的計算，并畫出總體電路圖。<

7、;p>　　3. 軟件設(shè)計：根據(jù)已設(shè)計出的軟件系統(tǒng)框圖，用匯編語言或C51編制出各功能模塊的子程序和整機(jī)軟件系統(tǒng)的主程序。　　4. 調(diào)試：在單片機(jī)EDA仿真軟件環(huán)境Proteus下進(jìn)行仿真設(shè)計并調(diào)試；或在單片機(jī)周立功實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行相關(guān)設(shè)計并調(diào)試。　　四、課程設(shè)計要求　　1.

8、測量有效范圍0-60cm；　　2. 測量的距離值在1602LED液晶上顯示（保留一位小數(shù)）；　　3. 設(shè)計硬件原理圖；　　4. 編寫程序。　　五、進(jìn)度安排

9、;　　七、課程設(shè)計報告內(nèi)容：　　總結(jié)設(shè)計過程，寫出設(shè)計報告，設(shè)計報告具體內(nèi)容要求如下：　　1．課程設(shè)計的目和設(shè)計的內(nèi)容。　　2．課程設(shè)計的要求。　　3．控制系統(tǒng)總框圖及系統(tǒng)工作原理。　　4．控制系統(tǒng)的硬件電路連接圖，電路的原理。

10、　　5．軟件設(shè)計流程圖及其說明。　　6．電路設(shè)計，軟件編程、調(diào)試中遇到的問題及分析解決方法。　　7．實(shí)驗(yàn)結(jié)果及其分析。　　8．體會。　　第二部分&l

11、t;/p>　　課　　程　　設(shè)　　計　　報</p&

12、gt;　　告　　目錄　　1 課題簡介7　　1.1設(shè)計目的7　　1.2

13、設(shè)計內(nèi)容7　　1.3設(shè)備及工作環(huán)境7　　2 方案設(shè)計8　　2.1 超聲波測距原理8　　2.2 系統(tǒng)總體設(shè)計方案9　　3硬件電路設(shè)計10&

14、lt;p>　　3.1 時鐘電路10　　3.2 復(fù)位電路10　　3.3 1602液晶顯示電路10　　3.4超聲波發(fā)射模塊11　　3.5超聲波接收模塊11　　4 軟件編程設(shè)計12<p&g

15、t;　　4.1 程序設(shè)計流程圖12　　4.2 1602LCD液晶顯示控制程序12　　4.3 超聲波測速模塊發(fā)送程序18　　4.4 超聲波模塊回波檢測程序19　　4.5 數(shù)據(jù)處理程序19　　4.6 數(shù)據(jù)送液晶顯示程序20

16、　　5 實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析21　　5.1軟硬件仿真調(diào)試21　　5.2 結(jié)果分析21　　6 小結(jié)與體會23　　參考文獻(xiàn)24　　附錄25&l

17、t;/p>　　1 課題簡介 　　1.1設(shè)計目的　?。?) 設(shè)計一個超聲波測距儀；　　（2）課程設(shè)計是課程教學(xué)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，是達(dá)到教學(xué)目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)，是綜合性較強(qiáng)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，它對幫助學(xué)生全面牢固地掌握課堂

18、教學(xué)內(nèi)容、培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐和實(shí)際動手能力、提高學(xué)生全面素質(zhì)具有很重要的意義。　　《單片機(jī)原理及應(yīng)用》是一門理論性、實(shí)用性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，課程設(shè)計環(huán)節(jié)應(yīng)占有更加重要的地位。單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計的目的是讓學(xué)生在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，通過完成一個涉及MCS-51單片機(jī)多種資源應(yīng)用并具有綜合功能的小系統(tǒng)目標(biāo)板的設(shè)計與編程應(yīng)用，使學(xué)生不但能將課堂上學(xué)到的理論知識與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來，而且能進(jìn)一步加深對電

19、子電路、電子元器件等知識的認(rèn)識與理解，同時在軟件編程、排錯調(diào)試、相關(guān)軟件和儀器設(shè)備的使用技能等方面得到較全面的鍛煉和提高。為今后能夠獨(dú)立進(jìn)行某些單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計工作打下一定的基礎(chǔ)。通過單片機(jī)硬件和軟件設(shè)計、調(diào)試、整理資料等環(huán)節(jié)的培訓(xùn)，使學(xué)生初步掌握工程設(shè)計方法和組織實(shí)踐的基本技能，逐步熟悉開展科學(xué)實(shí)踐的程序和方法。　　1.2 設(shè)計內(nèi)容</p&g

20、t;　　1.2.1 設(shè)計要求　　設(shè)計一個超聲波測距儀。　　具體要求：　　(1)測量范圍：0-60cm;　　(2)測量精度：±5%;　　(3)選定設(shè)計方案，畫出系

21、統(tǒng)框圖，寫出詳細(xì)的設(shè)計過程;　　(4) 利用Protel 99 SE軟件畫出一套完整的設(shè)計電路圖，并列出所有的元件清單;　　1.2.2 設(shè)計內(nèi)容及任務(wù)　　設(shè)計以89C51單片機(jī)和外圍元器件構(gòu)成的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，并完成相應(yīng)的軟硬件調(diào)試。　　（1）系統(tǒng)方案設(shè)計：綜合運(yùn)用單片

22、機(jī)課程中所學(xué)到的理論知識，根據(jù)所選課題的任務(wù)、要求和條件進(jìn)行總體方案的設(shè)計。　?。?）硬件電路設(shè)計：對方案中以單片機(jī)為核心的電路進(jìn)行設(shè)計計算，包括元器件的選擇和電路參數(shù)的計算，并畫出總體電路圖。　?。?）軟件設(shè)計：根據(jù)已設(shè)計出的軟件系統(tǒng)框圖，用C51語言編制出各功能模塊的子程序和整機(jī)軟件系統(tǒng)的主程序。　?。?）

23、調(diào)試：在銳志RZ-51/AVR V2.8開發(fā)板上進(jìn)行相關(guān)設(shè)計并調(diào)試。　?。?）在液晶顯示屏上顯示測量的距離，以厘米為單位，保留一位小數(shù)。　?。?）軟件設(shè)計必須應(yīng)用8052片內(nèi)定時器，采用定時中斷結(jié)構(gòu)，可以采用軟件中斷的延時法。　　1.3設(shè)備及工作環(huán)境　?。?）軟件：Win

24、dows XP操縱系統(tǒng)、Keil C51軟件、STC_ISP_V479軟件；　　（2）硬件：銳志RZ-51/AVR V2.8開發(fā)板。　　2 方案設(shè)計　　2.1 超聲波測距原理　　超聲波是一種人耳無法聽到的、頻率一般超過20kHz的聲

25、音。　　波的傳播速度是用頻率乘以波長來表示。聲波在空氣中的傳播速度較慢，約為344m/s(20ºC)。在這種較低的傳播速度下，波長很短，就意味著可以獲得較高的距離和方向分辯率。正是由于這種較高的分辯率特性，才使我們有可能在進(jìn)行測量時得很高的精確度。超聲波設(shè)備的外表面尺寸易于獲得精確的輻射。　　超聲波對金屬、木材、混凝土、玻璃、橡膠和紙等可以反射

26、近乎100%，相反對布、棉花、絨毛等會被吸收而難以實(shí)行反射波的探測。　　（1）溫度效應(yīng)　　聲波傳播的速度C=331.5+0.607t(m/s)。也就是說，聲音傳播速度隨周圍溫度的變化而有所不同。因此，要精確的測量與某個物體之間的距離時，始終檢查周圍溫度是十分必要的。<b

27、>　　（2）衰減　　傳播到空氣中的超聲波強(qiáng)度隨距離的變化成比例地減弱，這是因?yàn)檠苌洮F(xiàn)象所導(dǎo)致的在球形表面上的擴(kuò)散損失，也是因?yàn)榻橘|(zhì)吸收能量產(chǎn)生的吸收損失。　　如圖1所示，超聲波的頻率越高，衰減率就越高，波的傳播距離也就越短。　　圖1 聲壓在不同距離上的衰減特性&

28、lt;p>　?。?）壓電式超聲波發(fā)生器原理　　超聲波發(fā)生器可以分為兩大類：一類是用電氣方式產(chǎn)生超聲波，一類是用機(jī)械方式產(chǎn)生超聲波。電氣方式包括壓電型、磁致伸縮型和電動型等；機(jī)械方式有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。它們所產(chǎn)生的超聲波的頻率、功率和聲波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前較為常用的是壓電式超聲波發(fā)生器。　　壓電式超聲波發(fā)生器實(shí)際上是利用

29、壓電晶體的諧振來工作的。超聲波發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示，它有兩個壓電晶片和一個共振板。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時，壓電晶片將會發(fā)生共振，并帶動共振板振動，便產(chǎn)生超聲波。反之，如果兩電極間未外加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波時，將壓迫壓電晶片作振動，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號，這時它就成為超聲波接收器了。　　圖2 壓電式超聲波發(fā)生器的構(gòu)造<p&

30、gt;　　（4）超聲波測距的優(yōu)缺點(diǎn)　　超聲波測距的優(yōu)點(diǎn)：　　1）對雨、霧、雪的穿透力強(qiáng)、衰減小，因此汽車聲納雷達(dá)可以在雨、雪、大霧等惡劣天氣下工作。　　2）超聲波測距的原理簡單、制作方便、成本低。　　超聲波測距的缺點(diǎn)

31、：　　1）聲波的傳播速度相對于電磁波來說慢了許多，當(dāng)汽車在高速公路上以每小時上百公里的速度高速行駛時，使用超聲波測距無法跟上車距的實(shí)時變化，誤差大；　　2）超聲波的方向性相對于激光光束來講要差的多，發(fā)散角大。當(dāng)要測量距離較遠(yuǎn)的目標(biāo)時，一方面由于發(fā)散而使能量大大降低，另一方面會使分辨力下降，導(dǎo)致將鄰車道的車輛或路邊的物體作為測量目標(biāo)。&

32、lt;/p>　　2.2 系統(tǒng)總體設(shè)計方案　　本系統(tǒng)由時鐘電路、復(fù)位電路、超聲波發(fā)射、回波信號接收、液晶顯示等硬件電路部分以及相應(yīng)的軟件部分構(gòu)成。整個系統(tǒng)由單片機(jī)AT89S52控制，超聲波傳感器采用收發(fā)分體式，分別是一支超聲波發(fā)射換能器TCT40－16T和一支超聲波接收換能器TCT40－16R。超聲波信號通過超聲波發(fā)射換能器發(fā)射至空氣中，遇被測物反射后回波被超聲波接收換

33、能器接收。進(jìn)行相關(guān)處理后，輸入單片機(jī)的INT1腳產(chǎn)生中斷，計算中間經(jīng)歷的時間，通過換算得出測試的距離。　　圖3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 　　3硬件電路設(shè)計　　3.1 時鐘電路　　AT89S

34、52單片機(jī)內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，它的輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端為引腳XTAL2.這兩個引腳跨接石英晶體和微調(diào)電容，構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器，圖4是AT89S52內(nèi)部時鐘方式的電路。電路中的電容C1和C2的典型值通常選擇為30pF。　　圖4 AT89S52內(nèi)部時鐘方式的電路　　3.2 復(fù)位電路</b&

35、gt;　　AT89S52的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路實(shí)現(xiàn)的，常有上電自復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。本系統(tǒng)采用的是如圖5所示的按鍵手動電平復(fù)位電路。按鍵手動電平復(fù)位是通過RST端經(jīng)電阻與電源VCC接通來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)時鐘頻率選用11.0592MHz時，C的典型取值為10uF，R的取值為2KΩ。　　圖5 按鍵手動電平復(fù)位電路

36、　3.3 1602液晶顯示電路　　本設(shè)計使用的是2行16個字的1602液晶模塊作為測量值顯示部分。1602液晶也叫1602字符型液晶它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點(diǎn)陣型液晶模塊它有若干個5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個字符。每位之間有一個點(diǎn)距的間隔每行之間也有也有間隔起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱?所以他不能顯示圖形。如圖6為1602L

37、CD接線圖。1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中:　　第1腳：VSS為地電源　　第2腳：VDD接5V正電源　　第3腳：V0為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K 的電位器調(diào)整對比度　　第4

38、腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器，圖6 1602LCD接線圖　　與單片機(jī)的P2.0口相連。 　　第5腳：RW為讀寫信號線，高電平時進(jìn)行讀操作，低電平時進(jìn)行寫操作，與單片機(jī)P2.1口相連。　　　　第6 腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平

39、時，液晶模塊執(zhí)行命令。　　第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線，與單片機(jī)P0口相連。　　第15、16腳：背光電源的正負(fù)極，分別接+5V電源和地。　　3.4超聲波發(fā)射模塊　　超聲波發(fā)射部分是為了讓超聲波發(fā)射換能器TCT40－16T能向外界發(fā)出40 kHz左右的方波脈沖信

40、號。40 kHz左右的方波脈沖信號的產(chǎn)生通常有兩種方法：采用硬件如由555振蕩產(chǎn)生或軟件如單片機(jī)軟件編程輸出，本系統(tǒng)采用后者。編程由單片機(jī)P3.2端口輸出40 kHz左右的方波脈沖信號，由于單片機(jī)端口輸出功率不夠，40 kHz方波脈沖信號分 　　圖7 超聲波發(fā)射模塊　　成兩路，送給一個由CD406

41、9組成的推挽式電路進(jìn)行功率放大以便使發(fā)射距離足夠遠(yuǎn)，滿足測量距離要求，最后送給超聲波發(fā)射換能器TCT40－16T以聲波形式發(fā)射到空氣中。發(fā)射部分的電路，如圖7所示。圖中輸出端上拉電阻R6，R7，一方面可以提高反向器CD4069輸出高電平的驅(qū)動能力，另一方面可以增加超聲換能器的阻尼效果，縮短其自由振蕩的時間。　　3.5超聲波接收模塊　　上述TCT40－16

42、T發(fā)射的在空氣中傳播，遇到障礙物就會返回，超聲波接收部分是為了將反射波(回波)順利接收到超聲波接收換能器TCT40－16R進(jìn)行轉(zhuǎn)換變成電信號，并對此電信號進(jìn)行放大、濾波、整形等處理后，這里用索尼公司生產(chǎn)的集成芯片CX20106，得到一個負(fù)脈沖送給單片機(jī)的P3.3(INT1)引腳，以產(chǎn)生一個中斷。接收部分的電路，如圖8所示。 　　可以看到，集成芯片CX20106在接收部分電路中起了很大的作用。CX

43、20106是一款應(yīng)用廣泛的紅外線檢波接收的專用芯片，其具有功能強(qiáng)、性能優(yōu)越、外圍接口簡單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，由于紅外遙控常用的載波頻率38 kHz與測距的超聲波頻率40 kHz比較接近，而且CX20106內(nèi)部設(shè)置的濾波器中心頻率f0可由其5腳（FW）外接電阻調(diào)節(jié)，阻值越大中心頻率越低，范圍為30～60 kHz。圖8 超聲波接收模塊　　故本次設(shè)計用它來做接收電

44、路。CX20106內(nèi)部由前置放大器、限幅放大器、帶通濾波器、檢波器、積分器及整形電路構(gòu)成。工作過程如下：接收的回波信號先經(jīng)過前置放大器和限幅放大器，將信號調(diào)整到合適幅值的矩形脈沖，由濾波器進(jìn)行頻率選擇，濾除干擾信號，再經(jīng)整形，送給輸出端7腳（OUT）。當(dāng)接收到與CX20106濾波器中心頻率相符的回波信號時，其輸出端7腳就輸出低電平，而輸出端7腳直接接到AT89S52的P3.3（INT1）引腳上，以觸發(fā)中斷。若頻率有一些誤差，可調(diào)節(jié)芯片引

45、腳5的外接電阻R4，將濾波器的中心頻率設(shè)置在40 kHz，就可達(dá)到理想的效果。 　　4 軟件編程設(shè)計　　4.1 程序設(shè)計流程圖　　圖9 程序設(shè)計流程圖　　4.2 1602LCD液晶顯示控制程序

46、;　　1602液晶也叫1602字符型液晶它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點(diǎn)陣型液晶模塊它有若干個5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個字符。每位之間有一個點(diǎn)距的間隔，每行之間也有也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱耍运荒茱@示圖形。對它的操作通常有讀寫數(shù)據(jù)、讀寫命令和檢測忙信號等操作。在介紹程序之前先介紹本程序所涉及到的一些指令的意義。

47、1602液晶的驅(qū)動芯片HD44780內(nèi)置了DDRAM（顯示數(shù)據(jù)存儲RAM）、CGROM（字符存儲ROM）和CGRAM（用戶自定義RAM）。 DDRAM就是顯示數(shù)據(jù)RAM，用來寄存待顯示的字符代碼。共80個字節(jié)，其地址和屏幕的對應(yīng)關(guān)系如下圖所示：　　圖10 DDRAM地址與屏幕對應(yīng)關(guān)系圖　　也就是說想要在LCD1602屏幕的第一行第一列顯示一個“

48、A”字,就要向DDRAM的00H地址寫入“A”的　　代碼就行了。但具體的寫入是要按LCD模塊的指令格式來進(jìn)行的，一行有40個地址，在1602中我們就用前16個就行了。第二行也一樣用前16個地址。對應(yīng)如下圖所示： 　　圖11 DDRAM地址與屏幕對應(yīng)關(guān)系圖（實(shí)際顯示部分）　　但是我們往DDRAM里的00H地址處送一

49、個數(shù)據(jù)，譬如0x31(數(shù)字1的代碼)并不能顯示1出來。這是令初學(xué)者很容易出錯的地方，原因就是如果你要想在DDRAM的00H地址處顯示數(shù)據(jù)，則必須將00H加上80H，即0X80+0x00，若要在DDRAM的01H處顯示數(shù)據(jù)，則必須將01H加上80H即 0X80+0x01，具體程序會在后面介紹寫地址的操作處解釋。　?。?）基本操作時序：讀狀態(tài)

50、60; 輸入：RS=L，RW=H，E=H 輸出：DB0～DB7=狀態(tài)字寫指令

51、; 輸入：RS=L，RW=L，E=下降沿脈沖，DB0～DB7=指令碼輸出：無讀數(shù)據(jù) 輸入：RS=H，RW=H，E=H &#

52、160; 輸出：DB0～DB7=數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù)

53、0; 輸入：RS=H，RW=L，E=下降沿脈沖，DB0～DB7=數(shù)據(jù) 輸出：無 　　（2）常用指令及意義　　1）清屏指令　　圖12 清屏指令對應(yīng)指令編碼 　　功能：<

54、1> 清除液晶顯示器，即將DDRAM的內(nèi)容全部填入“空白”的字符碼20H;　　<2> 光標(biāo)歸位，即將光標(biāo)撤回液晶顯示屏的左上方; <3> 將地址計數(shù)器(AC)的值設(shè)為0。 　　2）輸入模式設(shè)置指令　　圖13 輸入模式設(shè)置對應(yīng)指令編碼　　功

55、能：設(shè)定每次寫入1位數(shù)據(jù)后光標(biāo)的移位方向，并且設(shè)定每次寫入的一個字符是否　　移動。　　參數(shù)設(shè)定的情況如下所示：位名設(shè)置 I/D

56、60; 0 寫入新數(shù)據(jù)后光標(biāo)左移 1 寫入新數(shù)據(jù)后光標(biāo)右移 S

57、60; 0 寫入新數(shù)據(jù)后顯示屏不移動 1 寫入新數(shù)據(jù)后顯示屏整體右移1個字　　3）顯示開關(guān)控制指令　　圖14 顯示開關(guān)控制對應(yīng)指令編碼　　功能：控制顯示器開/關(guān)、光標(biāo)顯示/關(guān)閉以及光標(biāo)是否閃爍。參數(shù)設(shè)定的情況如下：參數(shù)設(shè)定情況如下所示　　位名

58、0; 設(shè)置 D 0=顯示功能關(guān) &#

59、160; 1=顯示功能開 C 0=無光標(biāo) &#

60、160; 1=有光標(biāo) B 0=光標(biāo)不閃爍 1

61、=光標(biāo)閃爍　　4）設(shè)定顯示屏或光標(biāo)移動方向指令　　圖15 設(shè)定顯示屏或光標(biāo)移動方向指令編碼　　功能：使光標(biāo)移位或使整個顯示屏幕移位。參數(shù)設(shè)定的情況如下：　　參數(shù)設(shè)定情況如下所示： S/C

62、; R/L 設(shè)定情況 0 &

63、#160; 0 光標(biāo)左移1格，且AC值減1 0 1

64、光標(biāo)右移1格，且AC值加1 1 0 &

65、#160;顯示器上字符全部左移一格，但光標(biāo)不動 1 1 顯示器上字符全部右移一格，但光標(biāo)不動 &l

66、t;p>　　5）功能設(shè)定指令　　圖16 功能設(shè)定指令編碼　　功能：設(shè)定數(shù)據(jù)總線位數(shù)、顯示的行數(shù)及字型。　　參數(shù)設(shè)定的情況如下： 　　位名

67、0; 設(shè)置 DL

68、60; 0 數(shù)據(jù)總線為4位 1 數(shù)據(jù)總線為8位 N 0 顯示1行

69、 1 顯示2行 F 0 5×7點(diǎn)

70、陣/每字符 1 5×10點(diǎn)陣/每字符　　6）設(shè)定DDRAM地址指令　　圖17 設(shè)定DDRAM地址指令編碼　　功能：設(shè)定下一個要存入數(shù)據(jù)的CGRAM的地址。 (注意這里我們送地址的時候應(yīng)該是0x80+Address，　　這也是前面說到

71、寫地址命令的時候要加上0x80的原因)　　7）讀取忙信號或AC指令　　圖18 讀取忙信號或AC指令編碼　　功能：<1> 讀取忙碌信號BF的內(nèi)容，BF=1表示液晶顯示器忙，暫時無法接收單片機(jī)送來的數(shù)據(jù)或指令; 當(dāng)BF=0時，液晶顯示器可以接收單片機(jī)送來的數(shù)據(jù)或指令;<p&g

72、t;　　<2> 讀取地址計數(shù)器(AC)的內(nèi)容。　　8）數(shù)據(jù)寫入DDRAM或CGRAM指令　　圖19 數(shù)據(jù)寫入DRAM或CGRAM指令編碼　　功能：<1> 將字符碼寫入DDRAM，以使液晶顯示屏顯示出相對應(yīng)的字符;　　<2> 將用戶自己設(shè)

73、計的圖形存入CGRAM。 　?。?）操作時序圖　　1）讀數(shù)據(jù)、命令　　讀狀態(tài) 輸入：RS=0，RW=1，E=1

74、60; 　　讀數(shù)據(jù) 輸入：RS=1，RW=1，E=1　　圖20 讀、數(shù)據(jù)、命令時序圖　　2）寫數(shù)據(jù)、命令

75、　　寫指令輸入：RS=0，RW=0，E=下降沿脈沖，DB0～DB7=指令碼寫數(shù)據(jù) 輸入：RS=1，RW=0，E=下降沿脈沖，DB0～DB7=數(shù)據(jù) 　　圖

76、21 寫數(shù)據(jù)、命令時序圖　?。?）程序舉例　　1）1602液晶忙信號檢測　　uchar BusyTest(void) 　　{　　bit result

77、;　　RS=0; //rs為0 rw為1 數(shù)據(jù)位第8位為忙信號　　RW=1;　　E=1; 　　_nop_(); 　　_nop_();</b

78、>　　_nop_(); 　　_nop_(); 　　result=BF; 　　E=0; 　　return result;<

79、;b>　　} 　　2）1602寫命令指令　　void WriteCom (unsigned char dictate)　　{ 　　while(BusyTest()==1); &l

80、t;p>　　RS=0; //rs為0 rw為0 e下降沿寫入指令　　RW=0; 　　E=0; 　　_nop_(); //e為0期間，將數(shù)據(jù)送到P0口<

81、;p>　　_nop_(); 　　P0=dictate; 　　_nop_();　　_nop_();　　_nop_();</

82、b>　　_nop_(); 　　E=1; 　　_nop_();　　_nop_();<

83、b>　　_nop_();　　_nop_(); 　　E=0; 　　}　　3）1602寫地址指令　　void

84、WriteAddress(unsigned char x) //1602液晶確定將要寫入DDRAM的數(shù)據(jù)的地址　　{　　WriteCom(x|0x80); //要顯示的地址+0x80為實(shí)際要寫入的地址可用或操作實(shí)現(xiàn)　　}

85、　　4）1602寫數(shù)據(jù)指令　　void WriteData(unsigned char y)　　{　　while(BusyTest()==1); 　　RS=1;

86、//rs為1 rw為0 e下降沿寫入指令　　RW=0;　　E=0; 　　P0=y; //e為0期間，將數(shù)據(jù)送到P0口　　_nop_();

87、;　　_nop_();　　_nop_();　　_nop_(); 　　E=1; 　　_nop_();</

88、b>　　_nop_();　　_nop_();　　_nop_(); 　　E=0; 　　}</

89、b>　　5）1602初始化指令　　void LcdInitiate(void) 　　{　　delay(15); 　　WriteCom(0x38);

90、 //5*7點(diǎn)陣數(shù)據(jù)總線為8位顯示兩行　　delay(5); 　　WriteCom(0x38);　　delay(5);　　WriteCom(0x38); //液晶廠家推薦方式——三次寫入確

91、保確切寫入　　delay(5);　　WriteCom(0x0c);//顯示功能開，光標(biāo)不顯示　　delay(5);　　WriteCom(0x06); //寫入新數(shù)據(jù)后光標(biāo)右移（即A

92、C自加1）　　delay(5);　　WriteCom(0x01); //清屏指令　　delay(5);　　}

93、;　　4.3 超聲波測速模塊發(fā)送程序　　Tx=1;　　delay_20us();//在超聲波模塊發(fā)射腳產(chǎn)生20us高電平，啟動測速　　Tx=0; 　　while(Rx==0)<p&

94、gt;　　; //啟動完成后接收腳自動置1 等啟動完成　　succeed_flag=0; //測速成功標(biāo)志置0 　　EX1=1; //開外部中斷1 超聲波模塊的接收叫接在外部中斷1的輸入腳 　　TH1=0;

95、　TL1=0; //定時器1 的初值設(shè)0 用來計時 　　TR1=1; //啟動定時器1 開始計時　　EA=1;//開總中斷 　　delay(80);//等待80ms 此間若測速完成會進(jìn)外部中斷置測速成功標(biāo)志位1 讀取時間

96、;　　4.4 超聲波模塊回波檢測程序　　INT0_() interrupt 2 //若測速成功則進(jìn)入此中斷讀取計時器計時數(shù)值 　　{ 　　outcomeH =TH1; 　　outcomeL =TL1;

97、 　　succeed_flag=1; 　　}　　TR1=0; //停止計時　　EX1=0; //禁止外部中斷　　4.5數(shù)據(jù)處理程

98、序　　1)計算測速距離 　　if(succeed_flag==1)//如果測速成功，會讀取時間的數(shù)值　　{ 　　Distance_data=outcomeH; <

99、/p>　　distance_data<<=8; 　　distance_data=distance_data|outcomeL; 　　distance_data*=12; 　　distance_data/

100、=58; //Y米=X秒*340/2 Y厘米=X微秒/58 　　} 　　if(succeed_flag==0)//60ms后若為測速未成功，則賦0　　{</

101、p>　　distance_data=0; 　　}　　deal(distance_data); //數(shù)據(jù)處理分離個、十、百 　　2)分離距離數(shù)值的個位、十位和百位<p

102、>　　void deal(uint temp_data) 　　{ 　　uchar ge_data,shi_data,bai_data ;　　bai_data=temp_data/100 ; //將計算過后的指令取出個位、十位、百位

103、　　temp_data=temp_data%100; 　　shi_data=temp_data/10 ;　　ge_data=temp_data%10; 　　EA=0; //關(guān)總中斷，確保數(shù)據(jù)確實(shí)讀出　　bai = bai_d

104、ata;　　shi = shi_data;　　ge = ge_data ; 　　EA=1;　　}　　4.6數(shù)據(jù)送液晶顯示程序&l

105、t;p>　　WriteAddress(0x41); 　　WriteData('J'); 　　WriteData('U'); 　　WriteData('L'); 　　WriteData('I');

106、 　　WriteData(':'); 　　WriteData(digit[bai]);　　WriteData(digit[shi]); 　　WriteData('.'); 　　WriteDa

107、ta(digit[ge]); 　　WriteData(' '); 　　WriteData('C'); 　　WriteData('M'); 　　5 實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析

108、　　5.1軟硬件仿真調(diào)試　　運(yùn)用STC_ISP_V479軟件將編譯生成的hex文件燒寫到單片機(jī)中，液晶顯示屏在顯示2秒初始化界面后，即可實(shí)時顯示所測得的距離。　　1）初始界面　　圖22 液晶顯示初始界面　　圖 2

109、3（a）圖 23（b）　　圖 23（c）圖 23（d）　　圖23 超聲波測速工作顯示界面　　5.2 結(jié)果分析

110、　　本次課程設(shè)計所設(shè)計的超聲波測速程序，雖然能實(shí)時顯示所測得的距離，而且在實(shí)際調(diào)試、校準(zhǔn)時也已將誤差縮小至2cm以內(nèi)，可以滿足基本的測速范圍。但是仍然存在需要改進(jìn)的地方，但由于時間和實(shí)際條件的限制無法做到盡善盡美。具體表現(xiàn)在兩個方面：1.測距的范圍有限，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)最大測距距離在90cm左右；2.通過查閱資料得知，聲速在空氣中傳播速度與所處環(huán)境的溫度、濕度、氣壓等諸多因素有關(guān)，由于個人能力所限及實(shí)際情況無法將所有因素考慮在內(nèi)，只是近似選取了

111、聲速在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下的速度340m/s。　　6 小結(jié)與體會　　此次單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計前后共計1周半的時間，由于整個過程從選題到功能模塊的學(xué)習(xí)到軟件硬件編程調(diào)試都是我自己一個人在摸索，所以1周半之后自己感覺收獲頗豐，感覺自己在過去一學(xué)期中學(xué)到的單片機(jī)及其外圍設(shè)備的知識以及單片機(jī)原理及應(yīng)用這門課所特有的思維模式得到了充

112、分的發(fā)揮。　　在與老師進(jìn)行簡單的溝通之后，我得到允許可以脫離給定課題的限制，自己按照自己的想法設(shè)計編程實(shí)現(xiàn)自己感興趣的東西，這一點(diǎn)讓我在整個課程設(shè)計的過程中都能保持高度的熱情。然而由于此次課程設(shè)計自始至終都是我一個人在慢慢摸索，而自己為了給自己一點(diǎn)挑戰(zhàn)性，所選課題中的超聲波測速模塊和1602液晶在平時都沒有接觸到，所以我需要在動手之前迅速學(xué)會對他們進(jìn)行相應(yīng)的操作。所以第一天和第二天的時間我都花在

113、了學(xué)習(xí)對這兩個模塊的操作上了，而整個課程設(shè)計期間也只有這兩天我所學(xué)到的東西是最多的。　　在了解了對超聲波測速模塊和1602液晶的操作之后，在第三天開始，我就開始根據(jù)預(yù)期的目的開始設(shè)計整個程序的流程，并一再的分析論證其可行性，因?yàn)槲抑肋@將是整個課程設(shè)計的核心。我以為我一切已經(jīng)準(zhǔn)備就緒，但當(dāng)我實(shí)際開始編程時，我還是卡在了對超聲波模塊的測速上，因?yàn)槲野l(fā)現(xiàn)我手頭掌握的關(guān)于超聲波模塊的資料，其選擇的驅(qū)動

114、芯片和我手頭的并不一致，而網(wǎng)上關(guān)于CX20106芯片的說明也是少之又少。我以為我遇到了瓶頸，覺得無法進(jìn)行下去了，這時候舍友提醒我可以去聯(lián)系當(dāng)初我購買板子的店家，從他們那尋求幫助，果不其然從他們那我得到了詳細(xì)的關(guān)于CX20106芯片的資料，同時他們提供給我的示例程序?qū)ξ业能浖帉懖糠謳砹艘欢ǖ闹笇?dǎo)意義。　　平時實(shí)驗(yàn)期間老師對我們說，正確編寫程序并不難，難的是能檢查出錯誤程序中的錯誤。而在此次課程

115、設(shè)計期間我就遇到了這樣的問題。在我按照流程圖編寫完程序之后，無論怎樣1602液晶始終不能顯示。然而我一遍遍的檢查流程圖，一次次的核對程序，并請同學(xué)幫忙檢查程序之后仍然發(fā)現(xiàn)不了錯誤，覺得從程序設(shè)計思想，到各模塊功能的操作以及到軟件編程都不存在錯誤。但液晶不現(xiàn)實(shí)是明擺的現(xiàn)實(shí)，我只能采取最原始的方法，將每一句語句拆分出來，一句句分析，而這竟花費(fèi)了我半天的時間，最終發(fā)現(xiàn)在主程序的while循環(huán)后面多加了一個分號，致使程序無法最終進(jìn)入顯示部分。而

116、這樣的低級錯誤本是不應(yīng)該發(fā)生的，只能說自己在編寫程序的時候還沒有養(yǎng)成良好的習(xí)慣，不能及時回頭檢查程序編寫中可能出現(xiàn)的人為的低級錯誤。　　當(dāng)然，在此刻課程設(shè)計期間，我所學(xué)到的遠(yuǎn)不止這些。不管是如何迅速的熟悉并學(xué)會對新的器件的操作，還是設(shè)計程序流程圖，還是尋找程序中的錯誤，還是優(yōu)化程序，精簡不必要的指令，減少資源空間的浪費(fèi)……　　在此次課程設(shè)計過程中我都有了

117、更進(jìn)一步的認(rèn)識。然而正如之前所說，由于時間條件限制和個人能力所限，此次設(shè)計的超聲波測速程序，只能滿足一般的測速要求，若要提高其精確度和穩(wěn)定性我還需要做大量的工作。而這將是我后續(xù)需要學(xué)習(xí)和完善的地方，或許它也會給我一年后的畢業(yè)設(shè)計帶來一定的提示與便捷。　　參考文獻(xiàn)　　[1] 張毅剛主編，單片機(jī)原理及應(yīng)用，北京：高

118、等教育出版社，2004　　[2] 范百剛，超聲原理與應(yīng)用[M].，南京: 江蘇科學(xué)技術(shù)出版社,，1984　　[3] 朱善軍，單片機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用［M]，北京：北京航天航空大學(xué)出版社出版，2003　　[4] 區(qū)建昌，電子設(shè)備的電磁兼容性設(shè)計［M]，北京：電子工業(yè)出版社出版，2002 <

119、p>　　[5] 李建忠，單片機(jī)原理及應(yīng)用，西安:西安電子科技大學(xué)出版社，2002　　[6] 賈伯年，傳感器技術(shù)，南京:東南大學(xué)出版社，2000　　[7] 閻石，數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)，北京:高等教育出版社，1998　　[8] 譚浩強(qiáng).，C程序設(shè)計(第三版)，北京:清華大學(xué)出版社，2005

120、　　附錄　　附1超聲波測距模塊圖片　　附2 1602液晶實(shí)物照片　　附3 單片機(jī)開發(fā)板照片　　附4系統(tǒng)原理圖　　附5

121、源程序　　#include <reg52.h> 　　#include<intrins.h> 　　#define uchar unsigned char 　　#define uint unsigned int</p

122、>　　#define ulong unsigned long　　sbit Tx=P3^2; //超聲波模塊發(fā)射腳　　sbit Rx=P3^3; //超聲波模塊接收腳　　sbit RS=P2^0; //1602液晶指令、數(shù)據(jù)選擇位<p&g

123、t;　　sbit RW=P2^1; //1602液晶讀寫選擇位　　sbit E=P2^2; //1602液晶使能位　　sbit BF=P0^7; //1602液晶忙信號位　　uchar code string[ ]= {"CHAO SHENG BO"}; </p&g

124、t;　　uchar code digit[ ]={"0123456789"}; 　　uchar code string0[ ]={" CSB CE SU"};　　uchar code string1[ ]={" Designed by Pj"};

125、　　uchar ge,shi,bai,outcomeH,outcomeL,i; 　　bit succeed_flag; //測速成功標(biāo)志位　　void delay1ms() //延時1ms　　{　　uns

126、igned char i,j;　　for(i=0;i<10;i++)　　for(j=0;j<33;j++)　　; 　　}　　void d

127、elay(unsigned char n) //延時n ms　　{　　unsigned char i;　　for(i=0;i<n;i++)　　delay1ms();

128、　　}　　uchar BusyTest(void) //1602液晶忙信號檢測　　{　　bit result;　　RS=0; //rs為0 rw為1 數(shù)據(jù)位第8位為忙信號

129、　　RW=1;　　E=1; 　　_nop_(); 　　_nop_();　　_nop_(); <

130、p>　　_nop_(); 　　result=BF; 　　E=0; 　　return result;　　}　　void WriteCom (unsigned char

131、dictate)//1602液晶寫指令　　{ 　　while(BusyTest()==1); 　　RS=0; //rs為0 rw為0 e下降沿寫入指令　　RW=0; &

132、lt;/b>　　E=0; 　　_nop_(); //e為0期間，將數(shù)據(jù)送到P0口　　_nop_(); 　　P0=dictate;

133、;　　_nop_();　　_nop_();　　_nop_();　　_nop_(); 　　E=1;

134、　　_nop_();　　_nop_();　　_nop_();　　_nop_(); 　　E=

135、0; 　　}　　void WriteAddress(unsigned char x) //1602液晶確定將要寫入DDRAM的數(shù)據(jù)的地址　　{　　Write

136、Com(x|0x80); //要顯示的地址+0x80為實(shí)際要寫入的地址可用或操作實(shí)現(xiàn)　　}　　void WriteData(unsigned char y)//1602液晶寫數(shù)據(jù)　　{<

137、p>　　while(BusyTest()==1)　　; 　　RS=1; //rs為1 rw為0 e下降沿寫入指令　　RW=0;　　E=0;

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單片機(jī)課程設(shè)計--超聲波測距儀的設(shè)計

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