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1、目录摘要ABSTRACT前言第一章 绪论1 1.1 课题研究背景 1 1.2 课题研究的目的和意义 1 1.2.1 课题研究的目的 1 1.2.2 课题研究的意义 2 1.3 单片机简介及发展 2 1.3.1 单片机简介 2 1.3.2 单片机的发展 3 1.4 本论文完成的主要研究工作 4第二章 超声波测距的原理52.1 超声波测距介绍 5 2.2 压电式超声波发生器原理 5 2.3 超声波测距原理 5第三章 超声波测距仪硬件系统设计 7 3.1 超声波测距仪的功能设计 7 3.2 设计分析 7 3.3 硬件电路设计 7 3.3.1 STC89C52RC单片机简介 7 3.3.2 STC89
2、C52的最小系统模块 9 3.3.3 发射及接收电路11 3.3.4 显示电路16 3.3.5 声光报警电路17第四章 超声波测距仪软件系统设计19 4.1 开发环境Keil uVision4软件介绍19 4.2 超声波测距仪程序设计19 4.2.1 主程序20 4.2.2 外部中断子程序22 4.2.3 显示程序22第五章 硬件电路焊接调试与误差分析24 5.1 系统完整电路图绘制24 5.2 电路的焊接25 5.3 运行结果27 5.4 误差分析27 5.4.1 不同障碍物表面材料的不同介质引起的误差27 5.4.2 超声波模块的感应角的影响27 5.4.3 当地声速对测量精度的影响分析2
3、8结论29总结与体会30谢辞31参考文献32附录A 原理图33附录B 元件清单35附录C 源程序36附录D 外文资料49附录E 中文翻译54摘要超声波技术是一门各行各业都要使用的通用技术，它是通过超声波产生、传播以及接收的物理过程完成的。目前超声波技术广泛应用于各个工业部门的超声波焊接、超声波检测和超声医疗方面。超声波测距系统的低成本，高精度和便于实时控制，基于单片机实现容易，具有很强的实用性。由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位仪等都可以通过超声波来实现。该测距仪采用HC-SR04超声波模块实现超声波的发射与接收，LCD显示电
4、路、报警电路和单片机为该测距仪的核心单元。超声波测距仪要求测量范围在2cm-400cm,测量精度2cm内，测量时与被测物体无直接接触，能够清晰稳定地显示测量结果。关键字：超声波传感器；测距仪；STC89C52；LCD显示电路ABSTRACTKeywords:Ultrasonic sensors,range finder,STC89C52,LCD display circuit 前言超声波测距是一种非接触式的检测方式。由于超声波的指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波可以用于距离的测量，与电磁或光学的方法相比，它不受光线、被测对象颜色等影响。对于被测对象处于黑暗、灰尘、烟雾、
5、电磁干扰、有毒等恶劣环境下有一定的适应能力。因此，在液位测量、机械手控制、车辆自动导航、物体识别等方面有广泛应用。特别是应用于空气测距，由于空气中波速较慢，其中回波信号中包含的沿传播方向上的信号很容易检测出来，具有很高的分辨力，因而其准确度也较其他方法高。而且超声波传感器具有结构简单、体积小、信号处理可靠等特点。近年来，随着超声波测距技术研究的不断深入和超声波防尘、防雾、非接触式的特有优点逐渐为人们所重视，超声测距的应用变得越来越普及。目前，超声测距技术己广泛地应用于机械制造、电子冶金、航海、宇宙、石油化工、交通等工业领域，大部分的超声波应用问题都可以统一到超声波测距问题上来。于是，超声波测距
6、这个古老而前沿的课题又重新焕发出蓬勃的生命力。深入研究超声波测距的相关技术及方法，对超声波检测的应用和普及更具体重要的现实意义。第一章 绪论1.1 课题研究背景超声波测距作为一种典型的非接触测量方法，在很多场合，诸如工业自动控制、建筑工程测量和机器人避障等方面得到广泛的应用。和其他方法相比，如激光测距、微波测距等，由于声波在空气中传播速度远远小于光线和无线电波的传播速度，对于时间测量精度的要求远小于激光测距、微波测距等系统，因而超声波测距系统电路易实现、结构简单和造价低，且超声波在传播过程中不受烟雾、空气能见度等因素的影响，在各种场合均得到广泛应用【1】。然而超声波测距在实际应用也有很多局限性
7、，这都影响了超声波测距的精度。一是超声波在空气中衰减极大，由于测量距离的不同，造成回波信号的起伏，使回波到达时间的测量产生较大的误差；二是超声波脉冲回波在接收过程中被极大地展宽，影响了测距的分辨率，尤其是对近距离的测量造成较大的影响。其他还有一些因素，诸如环境温度、风速等也会对测量造成一定的影响，这些因素都限制了超声波测距在一些对测量精度要求较高的场合的应用，如何解决这些 问题，提高超声波测距的精度，具有较大的现实意义。1.2 课题研究的目的和意义1.2.1 课题研究的目的 传感器技术是现代信息技术的主要内容之一。信息技术包括计算机技术、通信技术和传感器技术，计算机技术相当于人的大脑，通信技术
8、相当于人的神经，而传感器就相当于人的感官。比如温度传感器、光电传感器、湿度传感器、超声波传感器、红外传感器、压力传感器等等，其中，超声波传感器在测量方面有着广泛、普遍的应用。利用单片机控制超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且测量精度较高。超声波测距系统主要应用于汽车的倒车雷达、机器人自动避障行走、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。因此研究超声波测距系统的原理有着很大的现实意义。随着科学技术的快速发展，超声波将在测距仪中应用越来越广。但就目前技术水平来说人们可以具体利用的测距技术还十分有限，因此，这是一个正在蓬勃发展而又有无限前景的技术及产业
9、领域。展望未来，超声波测距仪作为一种新型的非常重要有用的工具在各方面都将有很大的发展空间，它将朝着更加高定位高精度的方向发展，以满足日益发展的社会需求。无庸置疑，未来的超声波测距仪将与自动化智能化接轨，与其他的测距仪集成和融合，形成多测距仪。对本课题的研究与设计，还能进一步提高自己的电路设计水平，深入对单片机的理解和应用。1.2.2 课题研究的意义由于超声波在空气中波速较慢，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，其回波信号中包含的沿传播方向上的结构信息很容易检测出来，具有很高的分辨力，利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求【2】。因
10、此超声测距广泛应用于倒车雷达、物体识别等方面，特别是应用于空气测距。超声波测距利用声波反射原理，避免传感器直接与介质接触，是一种传统而实用的非接触测量方法。与红外、激光及无线电测距相比，它具有结构简单、可靠性能高、价格便宜、安装维护方便等优异特性。在近距范围内超声测距具有不受光线、颜色以及电、磁场的影响和指向性强的优点，对于被测物处于黑暗、有灰尘、烟雾、电磁干扰、有毒等比较恶劣的环境中也具有一定的适应能力，且结构简单，成本低。但由于超声波传播时难于精确捕捉，温度对声速影响等原因，使超声测距的精度受到很大的影响，限制了超声测距系统在测量精度要求较高场合下的应用。1.3 单片机简介及发展1.3.1
11、 单片机简介单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），常用英文字母的缩写MCU表示单片机，单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。单片机由运算器，控制器，存储器，输入输出设备构成，相当于一个微型的计算机（最小系统），和计算机相比，单片机缺少了外围设备等。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。它最早是被用在工业控制领域。由于单片机在工业控制领域的广泛应用，单片机由仅有CPU的专
12、用处理器芯片发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。INTEL的8080是最早按照这种思想设计出的处理器，当时的单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8051，此后在8051上发展出了MCS51系列单片机系统。因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。尽管2000年以后ARM已经发展出了32位的主频超过300M的高端单片机，直到现在基于8051的单片机还在广泛的使用。在很多方面单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统，因此它得到了广泛的应用。事实上单片机是世界上数量最多处理器，随着单片机
13、家族的发展壮大，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。现代人类生活中所用的几乎每件有电子器件的产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电子产品中都含有单片机。 汽车上一般配备40多片单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百片单片机在同时工作！单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算机的总和，甚至比人类的数量还要多。1.3.2 单片机的发展单片机诞生于1971年，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段，早期的SCM单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，此后在8031上发展出了MCS51系列MCU系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在
14、广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大提高。随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起80年代提高了数百倍。高端的32位Soc单片机主频已经超过300MHz，性能直追90年代中期的专用处理器，而普通的型号出厂价格跌落至1美元，最高端的型号也只有10美元。当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的
15、单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。早期阶段：SCM即单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）阶段，主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。“创新模式”获得成功，奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。在开创嵌入式系统独立发展道路上，Intel公司功不可没。中期发展：MCU即微控制器（Micro Controller Unit）阶段，主要的技术发展方向是：不断扩展满足嵌入式应用时，对象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。它所涉及的领域都与对象系统相关，因
16、此，发展MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。从这一角度来看，Intel逐渐淡出MCU的发展也有其客观因素。在发展MCU方面，最著名的厂家当数Philips公司。Philips公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势，将MCS-51从单片微型计算机迅速发展到微控制器。因此，当我们回顾嵌入式系统发展道路时，不要忘记Intel和Philips的历史功绩。当前趋势：SoC嵌入式系统(System on Chip）式的独立发展之路，向MCU阶段发展的重要因素，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决，因此，专用单片机的发展自然形成了SoC化趋势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SoC的单
17、片机应用系统设计会有较大的发展。因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。1.4 本论文完成的主要研究工作本文所介绍的超声波测距仪在测距的时候采用的是两个超声波探头分别进行超声波发射和接收来进行距离的测量的。并通过液晶显示单元模块显示两者之间的距离,然后通过蜂鸣器发出声响, 从而起到提示和报警的作用。本系统利用一片89C52单片机对超声波信号循环不断地进行采集。系统包括超声波测距单元（超声波集成模块）、89C52单片机控制、蜂鸣器报警模块和液晶显示模块。本设计应完成硬件电路的设计、软件程序的编写和实物的制作，达到预定2-400CM的距离测量，小于20CM时声光报
18、警等设计要求。第二章 超声波测距的原理2.1 超声波测距介绍超声波传感器的工作原理是陶瓷的压电效应。超声波传感器在测量过程中，声波信号由传感器发出，经液体或固体物体表面反射后折回由同一传感器接收，可以测量声波的整个运行时间，从而实现物位的测量。测距仪系统所用传感器是HC-SR04, HC-SR04超声波传感器采用声波反射原理，从而避免传感器直接与介质接触，实现非接触测量物位，这一点对固体散料、粘稠介质，固体、液体混合介质的物位测量非常重要【3】。2.2 压电式超声波发生器原理压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。超声波发生器内部结构如图1.1所示，它有两个压电晶片和一个共振板。
19、当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收器了【4】。图2.1 压电式超声波发生器内部结构2.3 超声波测距原理超声测距大致有以下方法：一种是取输出脉冲的平均值电压，该电压(其幅值基本固定)与距离成正比，测量电压即可测得距离；另一种是测量输出脉冲的宽度，即发射超声波与接收超声波的时间间隔t，如图2.2所示，故被测距离为 S= vt2【5】。本系统测量采用第二种方案。由于超声波的声速与温度有关，如果温度变化
20、不大，则可认为声速基本不变。如果测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法加以校正。超声波测距适用于高精度的中长距离测量。因为超声波在标准空气中的传播速度为331.45米/秒，由单片机负责计时，单片机使用12.0MHz晶振，所以此系统的测量精度理论上可以达到毫米级【7】。超声波发射超声波接收时间T障碍物图2.2 超声波测距原理假定S为被测物体到测距仪之间的距离，测得的时间为t（s），超声波传播速度为v（m/s）表示，则有关系式(1)S=vt2 (1)在精度要求较高的情况下，需要考虑温度对超声波传播速度的影响，按式(2)对超声波传播速度加以修正，以减小误差【8】。温度与声速的关系参照表2.1。 v
21、=3314+0607T (2)式中：T为实际温度单位为；v为超声波在介质中的传播速度单位为ms。考虑到实际环境的温度变化不是很大，以及技术有限，所以本设计使用关系式（1）作为参考公式，由于本地气温缘故选定声速为344m/s。表2.1 温度与声速参照表温度与声速参照表温度T （）-30-20-100102030声速v （m/s)313319322331337344350第三章 超声波测距仪硬件系统设计3.1 超声波测距仪的功能设计本超声波测距仪设计其基本功能有：实现0-4米内以厘米为单位的距离测量。测量结果通过LCD1602显示。当被测物距离小于20CM时发出声光报警。通过以上功能基本能够满足现
22、实中短距离测量、汽车倒车提示等类似功能。3.2 设计分析本超声波测距仪选用STC89C52RC单片机作为控制核心。以较为成熟的HC-SR04超声波测距模块承担超声波发射和接收任务。使用LCD1602A液晶显模块显示测量结果，并用1个发光二极管和1个蜂鸣器作为声光报警器件。其系统组成框图如下所示：MCUSTC89C52RC发射模块接收模块显示模块路时钟/复位/写入电路声光报警电路图3.1 系统组成框图3.3 硬件电路设计3.3.1 STC89C52RC单片机简介STC89C52RC单片机是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统的8051单片机，12时钟/机器周
23、期和6时钟/机器周期可以任意选择。1.主要特征如下：、增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意选择，指令代码完全兼容传统8051。、工作电压：5.5V-3.3V（5V单片机）/3.8V-2.0V（3V单片机）。、工作频率范围：0-40MHz，相当于普通8051的0-80MHz，实际工作频率可达48MHz。、用户应用程序空间为8K字节。片上集成512字节的RAM。、通用I/O口（32个），复位后为：P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉，P0口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻。、ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编
24、程），无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（RxD/P3。0，TxD/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成。、具有EEPROM功能。、具有看门狗功能。、共3个16位定时器/计数器。即定时器T0、T1、T2。、外部中断4路，下降沿中断或低电平触发电路，Power Down模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒。、通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART、工作温度范围：-40-80(工业级)/0-75（商业级）。、PDIP封装2.STC89C52RC单片机的工作模式【9】：、掉电模式：典型功耗0.1A，可由外部中断唤醒，中断返回后，继续执行原程序。、空闲模式：典型功耗
25、2mA。、正常工作模式： 典型功耗4mA-7mA。、掉电模式可由外部中断唤醒，使用于水表、气表等电池供电系统及便携设备。图3.2 STC89C52RC引脚图3.3.2 STC89C52的最小系统模块本次设计使用引脚及功能：P1.2引脚作为超声波发射信号引脚：为HC-SR04超声波模块的Trig引脚提供超声波发射信号。INT0/P3.2外部中断引脚：当HC-SR04超声波模块Echo引脚接收到返回超声波后反馈一个高电平信号作用于外部中断引脚，停止定时器计时。RXD/P3.0和TXD/P3.1引脚：为串行输入输出引脚，供上位机写入程序使用。P3.6、P3.7引脚：当测量距离小于预设值时，驱动外部电
26、路声光报警。P0.0、P0.1、P0.2、P0.3、P0.4、P0.5、P0.6、P0.7、P2.5、P2.6、P2.7引脚：驱动LCD1602A液晶显示屏显示测量数据。图3.3 STC89C52最小系统为方便单片机的程序下载以及调试，不需每次烧写程序时将单片机从电路板上取下来，本设计为单片机提供了ISP程序下载接口，如图3.3所示。通过ISP下载线将电脑和电路板连接，使用宏晶公司提供的STC-ISP软件进行写入。图3.4 STC89C52程序写入电路3.3.3 发射及接收电路超声波测距仪的基本原理就是依靠计算发射超声波和接收到超声波之间的时间差来测量距离，本超声波测距仪设计的超声波发射和接收
27、由较为成熟的HC-SR04超声波模块完成。HC-SR04超声波测距模块可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能，其结构简单，使用单片机控制电路简单容易，而且价格便宜。该模块包括超声波发射、接收与控制电路。实物如图3.5。图3.5 HC-SR04模块实物图该模块主要由Em78p153单片机、MAX232、TL074、超声波传感器：T40-16、R40-16组成。1、Em78p153单片机概况描述Em78p153是采用高速CMOS工艺制造的8位单片机。其内部有512*13位一次性ROM(OTPROM)。因此，用户可以方便改进完善程序。程序代码可用EMC编程器写入芯片。有13位选项位可满足用户
28、要求，其中的保护位可用来防止程序被读出。功能特点工作电压范围：2.0V6.0V；工作温度范围：070；工作频率范围：DC8MHz；51213位片内ROM；328位片内寄存器（SDRAM）；片内有4MHz校准RC振荡器；2个双向I/O端口；8位实时定时/计数器（TCC），信号源、触发沿可编程选择，溢出产生中断；掉电模式(SLEEP模式)；3个中断源：TCC溢出中断、输入引脚状态变化中断、外部中断；EM78P153为14脚封装；封装形式：SOP、SSOP和DIP。引脚分配Em78p153单片机引脚分配如图3.6：图3.6 Em78p153引脚图2、MAX232MAX232芯片是美信（MAXIM）公
29、司专为RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片，使用+5V单电源供电。此处用于对T40-16激励电压的放大。MAX232引脚图芯片引脚如图3.7：图3.7 MAX232引脚图第一部分是电荷泵电路。由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。功能是产生+12v和-12v两个电源，提供给RS-232串口电平的需要。第二部分是数据转换通道。由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。其中13脚（R1IN）、12脚（R1OUT）、11脚（T1IN）、14脚（T1OUT）为第一数据通道；8脚（R2IN）、9脚（R2OUT）、10脚（T2IN）、7脚（T2OUT）为第二数据通道。第三部
30、分是供电。15脚GND、16脚VCC（+5v）。3、TL074常用的低噪声JFET输入四运算放大器，引脚如图3.8。图3.8 TL074引脚图1、2、3脚是通道1的输出端、反相输入端、同相输入端，5、6、7脚是通道2的同相输入端、反相输入端、输出端，8、9、10脚是通道3的输出端、反相输入端、同相输入端，12、13、14脚是通道4的同相输入端、反相输入端、输出端，4脚是正电源，11脚是负电源。4、T40-16与R40-16为了研究和利用超声波，人们已经设计和制成了许多超声波发生器。总体上讲，超声波发生器可以分为两大类：电气方式产生超声波, 主要包括压电型、磁致伸缩型和电动型等；机械方式产生超声
31、波，主要包括加尔统笛、液哨和气流旋笛等。它们所产生的超声波的频率、功率和声波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前较为常用的是压电式超声波发生器。压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。其内部有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波 时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收器了。模块使用T40-16T/R超声波换能器即为压电型。器件说明名 称：压电陶瓷超声传感器；型 号：T40-16T/R；类 别：通
32、用型；中心频率：40KHZ；外 径：16mm；使用方式：T为发射头，R为接收头，TR为收发兼用；适用范围：家用电器及其它电子设备的超声波遥控装置；超声波测距及汽车倒车防撞装置；液面探测；超声波接近开关及其它应用的超声波发射与接收。器件性能标称频率(KHz)：40KHz；发射电压at10V(0dB=0.02mPa)：110dB；接收灵敏度at40KHz(0dB=V/ubar)：-70dB；静电容量at1KHz,1V(PF)：200030%；探测距离(m)：0.02-10。传感器实物如图3.9所示。图3.9 传感器实物图 HC-SR04模块工作原理：采用IO触发测距，给至少10us的高电平信号；模
33、块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回；有信号返回，通过IO输出一高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。测试距离=(高电平时间*声速(340M/S)/2。HC-SR04工作时序如下图所示：触发信号模块内部发出信号输出回响信号10sTTL8个40KH脉冲图3.10 HC-SR04模块工作时序图3.3.4 显示电路超声波测量距离结果由LCD1062显示器显示。液晶显示器是一种被动发光型显示器件，它本身不发光，而是通过调制环境光来达到显示的目的的【10】。1.液晶显示器有以下特点：低电压（3-6V）、微功耗（0.3-100W），事宜与CMOS电路直接相配，可以用于各种
34、自动化检测设备的数字及图形显示，尤其适合于电池供电的便携式数字显示仪表。不怕亮光，可在室内、外明亮环境下使用，其显示清晰度不会随环境亮度增加而减弱，在太阳光下也能清晰地显示。体积小，外形薄，是平板型显示，例如仪表用液晶显示器厚度仅为2.2-2.6mm。显示面积、字形大小和位数在一定方位内不受限制。2.LCD1062其主要技术参数如下：示容量：16个字符。片工作电压：4.5-5.5V。作电流：2.0mA(5.0V)。块最佳工作电压：5.0V。符尺寸：2.954.35（WXH）mm。表3.1 LCD1062引脚功能编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2Data I/O2VDD电源正极
35、10D3Data I/O3VL液晶显示偏压信号11D4Data I/O4RS数据/命令选择端（H/L）12D5Data I/O5R/W读/写选择端（H/L）13D6Data I/O6E使能信号14D7Data I/O7D0Data I/O15BLA背光源正极8D1Data I/O16BLK背光源负极图3.11 LED1062液晶显示器电路3.3.5 声光报警电路本超声波测距仪当测量距离结果小于20CM时会发出声光报警，以便提醒使用者注意安全距离，可运用于倒车报警或者某些最小距离报警的场合。灯光报警主要由一个红色的发光二极管完成，当距离小于20CM时STC89C52单片机相关引脚变为低电平，发光
36、二级管导通从而发光，完成灯光报警。电路如下所示：图3.12 灯光报警电路声音报警则由8550三极管驱动蜂鸣器完成，其电路图如下所示：图3.13 声音报警电路第四章 超声波测距仪软件系统设计4.1 开发环境Keil uVision4软件介绍Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部分组合在一起。运行Keil软件需要WIN
37、98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。Keil公司是一家业界领先的微控制器（MCU）软件开发工具的独立供应商。Keil公司由两家私人公司联合运营，分别是德国慕尼黑的Keil Elektronik GmbH和美国德克萨斯的Keil Software Inc。Keil公司制造和销售种类广泛的开发工具，包括ANSI C编译器、宏汇编程序、调试器、连接器、库管理器、固件和实时操作系统核心（real-time kernel）。有超过10万名微控制器开发人员在使用这种得到业界认可的解决方案。其Keil C51编译器自1988年引入市场以来成为事实上的行业标准，并支持超过500种8051变种。K
38、eil公司在2005年被ARM公司收购。KeilVision4：2009年2月发布Keil Vision4，Keil Vision4引入灵活的窗口管理系统，使开发人员能够使用多台监视器，并提供了视觉上的表面对窗口位置的完全控制的任何地方。新的用户界面可以更好地利用屏幕空间和更有效地组织多个窗口，提供一个整洁，高效的环境来开发应用程序。新版本支持更多最新的ARM芯片，还添加了一些其他新功能。2011年3月ARM公司发布最新集成开发环境RealView MDK开发工具中集成了最新版本的Keil uVision4，其编译器、调试工具实现与ARM器件的最完美匹配。Keil优点：1.Keil C51生成
39、的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。2.与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用C来开发，体会更加深刻。4.2 超声波测距仪程序设计超声波测距仪的软件设计主要由主程序，超声波发射子程序，超声波接收中断程序及显示子程序组成，由于C语言程序具有以下优点： 1. 简洁紧凑、灵活方便 C语言一共只有32个关键字,9种控制语句，程序书写形式自由，主要用小写字母表示。它把高级语言的基本结构和语句与低级语言的实用性结合起来。 C 语言可以像汇编语言一样对位、字节和地址进行操作，而
40、这三者是计算机最基本的工作单元【12】。 2. 运算符丰富C语言的运算符包含的范围很广泛，共有34种运算符。C语言把括号、赋值、强制类型转换等都作为运算符处理。从而使C语言的运算类型极其丰富，表达式类型多样化。灵活使用各种运算符可以实现在其它高级语言中难以实现的运算。 3. 数据结构丰富C语言的数据类型有：整型、实型、字符型、数组类型、指针类型、结构体类型、共用体类型等。能用来实现各种复杂的数据结构的运算。并引入了指针概念，使程序效率更高。 4. C是结构式语言结构式语言的显著特点是代码及数据的分隔化，即程序的各个部分除了必要的信息交流外彼此独立。 5. C语法限制不太严格，程序设计自由度大虽
41、然C语言也是强类型语言，但它的语法比较灵活，允许程序编写者有较大的自由度。 6. C语言允许直接访问物理地址，可以直接对硬件进行操作由于C语言允许直接访问物理地址，可以直接对硬件进行操作，因此它既具有高级语言的功能，又具有低级语言的许多功能，能够像汇编语言一样对位、字节和地址进行操作，而这三者是计算机最基本的工作单元，可用来写系统软件。 7. 生成目标代码质量高，程序执行效率高一般只比汇编程序生成的目标代码效率低1020%。由于C语言的优越性所以本程序使用C语言编写。4.2.1 主程序开始数据、定时器、显示初始化后，开始进入While循环，开始发射超声波（单片机P1.2引脚发射一个20s高电平信号给HC-SR04模块的Trig引脚，由HC-SR04模块完成超声波的发射）。接收到回波时启动外部中断子程序，计算距离并显示在LCD1062上（当HC-SR04模块接收到超声波回波时Echo引脚输出高电平信号作用于单片机INT0/P3.2外部中断引脚），当测量结果小于20CM设定值时，单片机P3.6、P3.7输出低电平驱动LED和蜂鸣器发出声光报警，程序在延时60ms后返回while循环继续测量。No数据初始化定时器初始化显示初始化进入While循环外部中断子程序超声波测量触发有回波否？计
