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1、基于89LPC932的超声波测距仪,电子信息工程系 0604113-04 张维,目录,课题研究意义设计方案硬件设计部分软件设计部分,课题研究意义,在控制领域中，确定物体的距离是十分重要的，一些传统的距离测量方式在某些特殊场合存在不可克服的缺陷：例如，液面测量就是一种距离测量，传统的电极法是采用差位分布电极，通过给电或脉冲来检测液面，电极长期浸泡于水中或其他液体中，极易被腐蚀、电解，失去灵敏性，利用超声波测量距离可以解决这些问题，并且，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。利用超声波检测距离，设计比较方便，计算处理也较简单，并且在测量精度方面也能达
2、到日常使用的要求。因此超声波测量距离技术在工业控制、勘探测量、机器人定位和安全防范等领域得到了广泛应用。,设计方案,P89LPC932的超声波测距仪硬件组成 测距仪主要包括：温度检测电路，超波发射及控制电路，超声波接收及信号处理电路，显示电路，微处理器及辅助电路以及RS232通信接口电路组成。设计要求 1.测量距离范围要求为6m 2.精度要求优于1%3.进行温度补偿 4.显示方式为数码管显示 5.具有RS-232通信能力，便于扩展,设计方案,本次设计确定为以PHILIPS的89LPC932作为系统的核心，具体描述如下：1.以89LPC932单片机为主控制器。利用其片内时钟电路、片内复位监视电路
3、、低电压低功耗，以及封装体积小等诸多优点，能很好的满足设计的有关要求。2.采用6位数码管显示器，后四位显示距离，单位为mm，前2位显示温度，单位为。数码管接口基于MAX7219进行设计。3.超声波发射与接受采用分离设计，即单独采用发射机和接收机，而不是采用发射接受一体化器件，以降低调试的复杂性，提高系统安装的灵活性。4.系统电源以+12V为主电源，通过三端稳压电路LM7805及LM317得到系统需要的+5V和+3.3V电源。,硬件设计,超声波测距仪主要包括：温度检测电路，超声波发射机控制电路，超声波接收及信号处理电路，显示电路，微处理器及其辅助电路，以及RS-232和通信接口电路6部分组成。图
4、为超声波发射及控制电路,硬件设计,超声波接收电路,为减少负电源的使用，放大电路采用单电源供电，信号放大和变换采用了一片LM324通用运算放大器，前三级为放大器设计，后一级采用比较器设计。,硬件设计,温度测量电路基于DS18B20一线式数字温度传感器，电路非常简洁，具体电路如图4所示。DS18B20是美国公司推出的DS1820替代产品，具有9、10、11和12位转换精度未编程时默认精度为12位，测量精度一般为0.5，软件处理后可达0.1。温度输出以16位符号扩展的二进制形式提供，低位在先，以0.0625/LBS形式表达。,温度测量电路,硬件设计,P89LPC932是一款单片封装的微控制器适合于许
5、多要求高集成度低成本的场合可以满足多方面的性能要求P89LPC932采用了高性能的处理器结构指令执行时间只需2到4个时钟周期6倍于标准80C51器件P89LPC932集成了许多系统级的功能这样可大大减少元件的数目电路板面积以及系统的成本。其管脚封装如图所示,芯片介绍,硬件设计,主机电路设计1.处理高于P89LPC932工作电压的最好方案是采用开漏输出模式，通过外部电阻可将点平上拉到5.5V，而只有漏电流流入P89LPC932的输出端口；2.用器件的输出完全可驱动5V TTL的输入端；3.一般情况下，5V TTL器件可以驱动3V TTL输入，原因是典型双极晶体管的输出并不能达到电源电压的幅度，典
6、型值约为3.6V。这样不会引起5V电源的电流流向3V电源。,主机电路的设计如图,硬件设计,超声波测距仪的软件规划,超声波测距仪的程序主要包括以下功能模块：1.DS18B20温度传感器接口模块，分为初始化子程序、写入子程序及读取子程序等部分；2.基于MAX7219的显示模块，分为MAX7219的初始化子程序、写入子程序及显示子程序部分；3.温度补偿与距离计算模块，分为超声波发射控制程序、接受处理子程序、温度补偿子程序及距离计算子程序等部分；4.主模块分为系统初始化、分为超声波发射控制程序、接受处理子程序、温度补偿子程序及距离计算子程序等部分。,软件设计,各程序模块功能及相互关系,软件设计,DS1
7、8B20的一线工作协议流程是，初始化ROM操作指令存储器操作指令数据传输。其工作时序、写时序和读时序。每种工作时序都有相应的要求，这在进行DS18B20接口程序设计时必须足够重视,DS18B20操作流程图,软件设计,部分程序设计语言,DS18B20的初始化,软件设计,前景展望,随着科学技术的快速发展，超声波将在传感器中的应用越来越广。展望未来，超声波传感器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。,致 谢,感谢各位老师不辞劳苦参加我的论文答辩。要感谢我的导师王立校老师在毕业设计中对我给予的悉心指导和严格求，同时也感谢本校的一些老师在毕业设计期间所给予我得帮助接着。感谢和我一起做毕业设计的同学。最后我要深深地感谢我的家人，正是给予我无尽的爱、理解和支持，才使我顺利的完成大学学习。,
