超聲波測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、單片機(jī)及其接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書學(xué)生姓名 ： J Guo 學(xué)號(hào)：學(xué)院 ：計(jì)算機(jī)與控制工程學(xué)院專業(yè) ：自動(dòng)化題目 :倒車測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師職稱副教授職 稱 講師2013年10月21日1設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)一個(gè)由單片機(jī)控制的倒車測(cè)距監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，倒車時(shí)可以監(jiān)測(cè)車尾與障礙物 的距離，近距離時(shí)可報(bào)警提示。2設(shè)計(jì)要求選擇傳感器，設(shè)計(jì)鍵盤、測(cè)距和報(bào)警電路，按下“啟動(dòng)”鍵，每隔 1秒，檢 測(cè)1次車尾和障礙物的距離，檢測(cè)范圍 0-2m,測(cè)量精度土 0.1米，距離小于0.5 米時(shí)自動(dòng)報(bào)警提示；倒車完畢，按下“停止”鍵，系統(tǒng)停止運(yùn)行。3系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)主要是進(jìn)行距離的測(cè)量和報(bào)警，設(shè)計(jì)中涉及到的內(nèi)容較多，主要是將 單片機(jī)控

2、制模塊、測(cè)距模塊、蜂鳴器報(bào)警模塊、顯示模塊這幾個(gè)模塊結(jié)合起來(lái)。 而本設(shè)計(jì)的核心是測(cè)距模塊，其他相關(guān)模塊都是在測(cè)距的基礎(chǔ)上拓展起來(lái)的，首 先選擇合適的測(cè)距傳感器，之后選擇合適單片機(jī)芯片，以下就是從相關(guān)方面來(lái)論 述的。3.1激光測(cè)距一個(gè)典型的激光測(cè)距系統(tǒng)應(yīng)具備以下幾個(gè)單元：激光發(fā)射單元，激光接收單 元，距離計(jì)算與顯示單元，準(zhǔn)直與聚焦單元。系統(tǒng)工作時(shí)，激光由發(fā)射單元發(fā)出， 以光速到達(dá)目標(biāo)物后反射回來(lái)，被接收單元接收，通過(guò)距離計(jì)算與顯示單元得到 目標(biāo)物距離。激光測(cè)距中的一種方法是脈沖測(cè)距法。目前，脈沖激光測(cè)距獲得了廣泛的應(yīng)用。脈沖激光測(cè)距利用激光脈沖持續(xù)時(shí)間極短，能量在時(shí)間上相對(duì)集中。 其基本原理是：

3、在測(cè)距點(diǎn)向被測(cè)目標(biāo)發(fā)射一束短而強(qiáng)的激光脈沖，光脈沖發(fā)射到目標(biāo)上后其中一小部分激光反射到測(cè)距點(diǎn)被光功能接收器所接收。假定光脈沖在發(fā)射點(diǎn)與目標(biāo)間來(lái)回一次所經(jīng)歷的時(shí)間間隔為t，那么被測(cè)目標(biāo)的距離D為：D=c.t/2 (3-1)在式3-1中C表示光速，當(dāng)認(rèn)為光速一定時(shí)(不考慮大氣中光速的微小變 化)，脈沖時(shí)間誤差為 t，那么由此可以確定測(cè)距精度：D c t 2 (3-2)測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)該系統(tǒng)主要由脈沖半導(dǎo)體激光二極管發(fā)射電路、光學(xué)元件、 漫反射物體、接收系統(tǒng)、高精度時(shí)間轉(zhuǎn)換芯 TDC-GP1單片機(jī)構(gòu)成，激光發(fā)射電 路打出窄脈寬光脈沖，同時(shí)將發(fā)射脈沖輸入TDC-GP1的 START端口，觸發(fā)時(shí)差測(cè)量。一旦

4、從物體傳回的發(fā)射脈沖達(dá)到了光電探測(cè)器 (接收電路)貝呼合了 TDC產(chǎn) 生一個(gè)STOP信號(hào)，這個(gè)時(shí)候時(shí)差測(cè)量完成。TDCGP記錄從START到STOP脈沖之間的時(shí)差，用于計(jì)算所測(cè)物體與發(fā)射端的距離。單片機(jī)對(duì)于TDC-GP1進(jìn)行寄存器配置以及時(shí)間測(cè)量控制，時(shí)間測(cè)量結(jié)果傳回給單片機(jī)通過(guò)算法進(jìn)行距離的精 確計(jì)算和處理，再將結(jié)果送給液晶顯示出來(lái)。3.2紅外測(cè)距紅外線發(fā)射器不斷發(fā)射出頻率為 40 kHz的紅外線，經(jīng)障礙物反射，紅外線接 收器接收到反射波信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。測(cè)出發(fā)射波與接收到反射波的時(shí) 間差t ,即可求出距離：s C?t；2(3-3)(3-3)式中,c為光速度,一般取3 X 108 m

5、/ s。本文采用“計(jì)數(shù)”方式, 通過(guò)單片機(jī)處理進(jìn)行測(cè)量，其基本原理是：紅外線發(fā)射器始終處于發(fā)射紅外線的 狀態(tài)，當(dāng)紅外接收器第一次接收到障礙物反射回的紅外線時(shí)，經(jīng)電路處理單片機(jī)給出一個(gè)計(jì)數(shù)啟動(dòng)信號(hào)，單片機(jī)的計(jì)數(shù)器開(kāi)始以一定頻率計(jì)數(shù)；當(dāng)紅外線接收器 第二次接收到反射回的紅外線時(shí)，經(jīng)電路處理單片機(jī)給出一個(gè)停止計(jì)數(shù)脈沖，計(jì) 數(shù)器停止計(jì)數(shù)。通過(guò)編程，單片機(jī)自動(dòng)處理，用脈沖的周期T乘以脈沖數(shù)n就得 到發(fā)射紅外線到接收紅外線的時(shí)間差 t ,即：t= nT (3-4), (3-4)式代入(3-3)式就得測(cè)量距離。系統(tǒng)的建立根據(jù)以上的測(cè)距原理，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的基本構(gòu)架。紅外線測(cè)距系統(tǒng)的紅外發(fā)射電路發(fā)射出40 kHz

6、頻率的紅外線，當(dāng)遇到障礙物紅外線發(fā)生漫反射，紅外線接收電路第一次接收到反射的紅外線時(shí)，給單片機(jī)一個(gè)信 號(hào)脈沖，啟動(dòng)單片機(jī)內(nèi)的計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器置位進(jìn)入計(jì)數(shù)狀態(tài)；當(dāng)接收電路第二次接 收到反射器的紅外線時(shí)，經(jīng)單片機(jī)處理給出一個(gè)信號(hào)脈沖，使計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，數(shù) 據(jù)被鎖存,然后經(jīng)單片機(jī)處理，將測(cè)量的距離顯示在顯示器上。3.3超聲波測(cè)距與激光測(cè)距、紅外線測(cè)距相比，超聲波對(duì)外界光線、色彩和電磁場(chǎng)不敏感 ， 更適于黑暗、電磁干擾強(qiáng)、有毒、灰塵或煙霧的惡劣環(huán)境，在識(shí)別透明及漫反射 性差的物體上也更有優(yōu)勢(shì)。超聲波測(cè)距是一種非接觸式測(cè)量，廣泛應(yīng)用于倒車防 撞雷達(dá)、機(jī)器人接近覺(jué)、海洋測(cè)量、物體識(shí)別等領(lǐng)域。超聲波測(cè)距原理超

7、聲波測(cè)距從機(jī)理上可以分為共振式和脈沖反射式兩種，該設(shè)計(jì)采用后者。工作時(shí)由超聲波發(fā)射極發(fā)射超聲波，同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，當(dāng)碰到障礙物 時(shí)，由于其良好的反射能力而被反射，由超聲波接收極接收，此時(shí)計(jì)時(shí)結(jié)束。記 超聲波往返的時(shí)間為t,根據(jù)s= ct / 2計(jì)算超聲波收發(fā)極與障礙物之間的距離, 這就是通常所說(shuō)的渡越時(shí)間法，也稱時(shí)間差測(cè)距法。其中 c為超聲波波速，與 環(huán)境溫度有關(guān)，在測(cè)量精度要求高的場(chǎng)合要考慮溫度影響，可由軟件進(jìn)行調(diào)整補(bǔ)償；在測(cè)量精度要求不是很嚴(yán)格的情況下，可以忽略溫度的影響，認(rèn)為c為 常數(shù)，設(shè)計(jì)中取c= 340 m/ s。根據(jù)對(duì)以上三種傳感器性能的比較，雖然能明顯看出來(lái)激光傳

8、感器是比較理想的選擇，但是它的價(jià)格卻比較高， 而且安全度不夠高。而且汽車在行駛的過(guò)程 中測(cè)距傳感器測(cè)距時(shí)應(yīng)具有較強(qiáng)的抗干擾能力和較短的響應(yīng)時(shí)間，因此選用超聲波傳感器作為此設(shè)計(jì)方案的傳感器探頭。4系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)此方案選擇51單片機(jī)作為控制核心，所測(cè)得的距離數(shù)值 LCD液晶顯示器顯 示，與障礙物之間的距離低于安全距離時(shí)利用蜂鳴器報(bào)警聲提示，超聲波發(fā)射信號(hào)由51單片機(jī)的P2.1 口送出到超聲波發(fā)射電路，將超聲波發(fā)送出去，超聲波接 收電路由CX20106A芯片和超聲波接收探頭組成的電路構(gòu)成，報(bào)警系統(tǒng)由蜂鳴器 電路構(gòu)成。該超聲波測(cè)距系統(tǒng)硬件電路組成比較簡(jiǎn)單，包括單片機(jī)、超聲波測(cè)距 模塊、LCD1602液晶

9、顯示器、按鍵4部分?？傮w框圖如圖4-1。圖4-1總體框圖4.1 控制核心 STC12C5A60S2STC12C5A60S2/AD/PW系列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘、機(jī)器周期(1T)的單片機(jī)，是高速、低功耗、超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,但速度快8-12倍。內(nèi)部集成MAX81C專用復(fù)位電路,2路PWM,8路 高速10位A/D轉(zhuǎn)換(250K/S),針對(duì)實(shí)時(shí)性要求比較高的系統(tǒng)。完全可以滿足本系 統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。最小系統(tǒng)圖如圖 4-2。 oVk心】piBdAD-lUnn i.ADi己iaciixsnj.izu-阿札心心Wl首FCJWJKT./ i旳氐心1吋aEXTkU

10、.-.tZST；TiD'JJ-.泄國(guó)丄umw jE.'AE5CLKiXTmiP汀h桃I阮 4,4E1OPJ.T梵 y.Af ixnuRT - AeioJCTUlP9 h1 世B3A"ARt丄C3-Tw圖 4-2 單片機(jī)最小系統(tǒng)4.2 超聲波測(cè)距模塊根據(jù)經(jīng)濟(jì)適用的原則，選擇DYP-MEOO超聲波傳感器作為測(cè)距模塊，其基本性指 標(biāo)如下：1. 使用電壓： DC5V2. 靜態(tài)電流：小于 2mA3. 電平輸出：高 5V4. 電平輸出：低 OV5. 感應(yīng)角度：不大于 15度6. 探測(cè)距離： 2cm-75Ocm7. 高精度：可達(dá) 3mm接線方式，VCC trig (控制端)、ech

11、o (接收端)、GND地線。本產(chǎn)品使用方法：一個(gè)控制口發(fā)一個(gè)10US以上的高電平，就可以在接收口等 待高電平輸出 .一有輸出就可以開(kāi)定時(shí)器計(jì)時(shí) , 當(dāng)此口變?yōu)榈碗娖綍r(shí)就可以讀定 時(shí)器的值 , 此時(shí)就為此次測(cè)距的時(shí)間 , 方可算出距離 . 如此不斷的周期測(cè) , 就可以 達(dá)到你移動(dòng)測(cè)量的值了。模塊工作原理：(1) 采用10觸發(fā)測(cè)距，給至少10us的高電平信號(hào)；(2) 模塊自動(dòng)發(fā)送 8個(gè) 40khz 的方波，自動(dòng)檢測(cè)是否有信號(hào)返回；(3) 有信號(hào)返回，通過(guò)10輸出一高電平，高電平持續(xù)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到 返回的時(shí)間.測(cè)試距離=(高電平時(shí)間*聲速(340M/S)/2。超聲波傳感器實(shí)物圖如 圖 4-

12、3.圖4-3超聲波傳感器實(shí)物圖4.3數(shù)據(jù)顯示模塊出于人性化設(shè)計(jì)考慮，系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用LCD液晶顯示器實(shí)時(shí)顯示汽車與障礙物 之間的距離，便于駕駛員倒車操作。1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào) 等的點(diǎn)陣型液晶模塊。它由若干個(gè) 5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣 字符位都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔， 起到了字符間距和行間距的作用， 正因?yàn)槿绱怂运荒芎芎玫仫@示圖形 （用自 定義CGRAM顯示效果也不好）。1602LCD是指顯示的內(nèi)容為16X2,即可以顯示兩 行，每行16個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。市面上字符液晶大多

13、數(shù)是基于 HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于 HD4478C寫的控制程序 可以很方便地應(yīng)用于市面上大部分的字符型液晶。本設(shè)計(jì)所選用的LCD1602的規(guī)格及硬件原理如圖4-4、4-5。BO >圖4-4 LCD1602的規(guī)格示意圖LCD2 LCD16C2圖4-5LCD1602的硬件原理圖5系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)由超聲波測(cè)距模塊的工作原理：采用I/O觸發(fā)測(cè)距，給至少10us的高電平 信號(hào)；模塊自動(dòng)發(fā)送8個(gè)40khz的方波，自動(dòng)檢測(cè)是否有信號(hào)返回；有信號(hào)返回， 通過(guò)IO輸出一高電平，高電平持續(xù)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間測(cè) 試距離=(高電平時(shí)間*聲速(340M/S)/2。系統(tǒng)軟

14、件設(shè)計(jì)中包括觸發(fā)程序、 時(shí)間記 錄及距離計(jì)算程序、LCD顯示程序、蜂鳴器驅(qū)動(dòng)發(fā)生程序及各程序塊的連接程序。5.1總體流程首先是單片機(jī)給超聲波模塊至少 10us的高電平信號(hào)，當(dāng)超聲波模塊接收到 回波后超聲波模塊輸出管腳輸出高電平， 隨即啟動(dòng)定時(shí)器，直至管腳電平變成低 電平，計(jì)時(shí)結(jié)束，結(jié)合公式即可計(jì)算出距離。 距離的數(shù)據(jù)經(jīng)轉(zhuǎn)化后用LCD1602直 觀顯示出來(lái)，與此同時(shí)單片的一直對(duì)距離數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷， 如果距離小于設(shè)定的安 全距離時(shí)，執(zhí)行蜂鳴器驅(qū)動(dòng)程序，發(fā)出報(bào)警。主程序圖如圖5-1.圖5-1主程序圖5.2 啟動(dòng)超聲波模塊程序采用 I/O 觸發(fā)測(cè)距，單片機(jī)通過(guò) I/O 口給超聲波測(cè)距模塊至少 10us

15、的高電 平信號(hào)。為保證精確計(jì)時(shí)同時(shí)節(jié)約硬件資源減少冗余代碼，可采用_nop()庫(kù)函數(shù) 做延時(shí)函數(shù)進(jìn)行觸發(fā)操作。部分代碼如下：void StartModule()TX=1 ； /啟動(dòng)模塊，(TX)向超聲波模塊發(fā)出大于10us的觸發(fā)脈沖_nop_();_nop_(); / 一個(gè)_nop_()相當(dāng)于延時(shí)1us，從而啟動(dòng)超聲波測(cè)距模塊_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();

16、_nop_();_nop_();TX=0;/ 脈沖發(fā)射結(jié)束5.3 LCD1602 顯示算法程序工作時(shí)由超聲波發(fā)射極發(fā)射超聲波 , 同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí) , 超聲波在空氣中傳播 , 當(dāng)碰到障礙物時(shí) , 由于其良好的反射能力而被反射 , 由超聲波接收極接收 , 此 時(shí)計(jì)時(shí)結(jié)束。記超聲波往返的時(shí)間為 t, 根據(jù) s= ct /2 計(jì)算超聲波收發(fā)極與障礙物之間的距離。計(jì)算出來(lái)的距離通過(guò)算法處理可用LCD1602液晶顯示器直觀顯示出來(lái)。部分算法代碼如下：void Conut(void)time=TH0*256+TL0;/ 超聲波發(fā)射返回時(shí)間用定時(shí)器來(lái)計(jì)時(shí)( 16位)TH0=0;/ 重新初始化TL0=0;S=(t

17、ime*1.7)/10; / if(S<=500) /單位為MM,結(jié)合超聲波340m/s來(lái)計(jì)算小于安全距離，發(fā)出警報(bào)WriteCommandLCM(0x01,1); /DisplayListChar(0, 1, table2);/Ring();/ 驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲else if(S>=7000)|flag=1) /flag=0;DisplayListChar(0, 1, table1); /顯示清屏 顯示倒車完畢警告！ ！超出測(cè)量范圍，7M為最大范圍顯示相應(yīng)超出范圍的提示else / 正常距離范圍則實(shí)時(shí)顯示距離 disbuff0=S%10;disbuff1=S/10%10; disb

18、uff2=S/100%10; disbuff3=S/1000;DisplayListChar(0, 0, Range);DisplayListChar(0, 1, table); DisplayOneChar(9, 1, ASCIIdisbuff3);DisplayOneChar(10, 1, ASCIIdisbuff2);DisplayOneChar(11, 1, ASCIIdisbuff1);DisplayOneChar(12, 1, ASCII10); DisplayOneChar(13, 1, ASCIIdisbuff0);5.4 蜂鳴器驅(qū)動(dòng)算法程序在本設(shè)計(jì)中，以簡(jiǎn)單易行為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，

19、報(bào)警裝置用蜂鳴器充當(dāng)。 單片機(jī)的 I/O 口可以直接驅(qū)動(dòng)小型蜂鳴器，但是由于電流很小，聲音強(qiáng)度不足，所以可將 I/O 口輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)放大電路放大后驅(qū)動(dòng)蜂鳴器。蜂鳴器驅(qū)動(dòng)代碼如下：void Ring(void)unsigned int i;for(i=0;i<200;i+)DelayUs2x(200);SPK=!SPK;SPK=O;防止一直給喇叭通電造成損壞for(i=0;i<200;i+)DelayMs(l);6倒車測(cè)距系統(tǒng)實(shí)物在設(shè)計(jì)完畢后，根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行硬件仿真，仿真結(jié)果表明，設(shè)計(jì)原理符合客觀實(shí)際，很好地實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)要求指標(biāo)：距離檢測(cè)范圍：0.02M7.00M，響應(yīng)速度:小于1s

20、,安全距離：設(shè)定為0.5M。硬件仿真效果如圖6-1,6-2 。圖6-1硬件仿真圖6-2硬件仿真7 結(jié)論本文采用超聲波傳感器設(shè)計(jì)了一種可視化的倒車測(cè)距系統(tǒng) , 并比較了紅外測(cè) 距系統(tǒng)及激光測(cè)距系統(tǒng)在汽車防撞系統(tǒng)的運(yùn)用。 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)， 為使測(cè)量的時(shí)間 差 t 準(zhǔn)確, 采取兩種方法提高精確度 :1) 安裝多個(gè)超聲波傳感器，避免死角；2) 減小掃描周期，進(jìn)行N次測(cè)量，以N次測(cè)量時(shí)間的平均值作為有效值。當(dāng)然, 為了使汽車倒車防撞系統(tǒng)實(shí)用化還需解決如下幾個(gè)問(wèn)題 :1) 怎樣防止倒車時(shí) , 因道路兩旁物體 , 臨車道上的車輛產(chǎn)生錯(cuò)覺(jué)問(wèn)題 ;2) 增加減震措施，防止系統(tǒng)因震動(dòng)影響工作可靠性的問(wèn)題 ;3) 發(fā)

21、出什么樣的報(bào)警信號(hào)才能使司機(jī)不造成緊張不安的情緒 ;4) 如何進(jìn)一步提高單片機(jī)計(jì)數(shù)工作頻率 , 減少誤差 ;5) 動(dòng)態(tài)探測(cè)距離有待進(jìn)一步提高。這些問(wèn)題有待進(jìn)一步研究、探討。相信隨著器件的改進(jìn)和實(shí)驗(yàn)條件的改善 , 這些問(wèn)題會(huì)得到圓滿解決?？傊?, 由于本系統(tǒng)成本低、精確度較高、功能多、人 性化具有廣闊的市場(chǎng)。8 致謝本文是在導(dǎo)師張艷兵副教授的悉心指導(dǎo)下完成的 " 感謝他在課題的理論研究 和技術(shù)細(xì)節(jié)方面給予我的指導(dǎo)和幫助 " 導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度 , 實(shí)事求是的工作作 風(fēng)和勇于開(kāi)拓進(jìn)取的精神使我受到深刻的教育 , 讓我獲益菲淺 , 為我今后的工作 和學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ) &quo

22、t;在此, 謹(jǐn)向?qū)熤乱猿绺叩木匆?! 感謝我所在學(xué)院的領(lǐng) 導(dǎo)和同志們 , 感謝他們?yōu)槲彝瓿杀菊n題而提供了必要的時(shí)間和條件 "本論文的順 利完成是和他們的熱情支持和幫助分不開(kāi)的 "感謝學(xué)院的各位領(lǐng)導(dǎo) ! 老師以及班 主任加俊老師 , 正是由于他們的熱情指導(dǎo)和幫助 , 使得本課題在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)按 要求得以完成 "最后, 向所有關(guān)心 !理解!支持和幫助過(guò)我的老師 !領(lǐng)導(dǎo)!同志和朋 友們致以誠(chéng)摯的謝意 !9 參考文獻(xiàn)1 趙廣濤，程蔭杭基于超聲波傳感器的測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.微計(jì)算機(jī)信 息,2006,01:129-130+149.2 孫驍苗, 周東輝,栗欣, 李立. 移動(dòng)機(jī)器人

23、的多傳感器測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì) J. 傳感器 與微系統(tǒng) ,2006,02:50-52.3 陸曉元, 林久令,張海明, 王晉疆. 一種激光測(cè)距系統(tǒng)用納秒脈沖變壓器的設(shè)計(jì) J. 儀表技術(shù) ,2008,03:65-66+59.4 張瑞玲,劉洪運(yùn).單模VCSEL激光自混和測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.西南民族大學(xué)學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版),2008,04:758-762.5 宋永東 , 周美麗 , 白宗 文. 高精度超聲 波測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì) J. 現(xiàn)代電 子技 術(shù),2008,15:137-139.6 陳安健, 鄭煒. 脈沖 激光 測(cè)距 系統(tǒng)中非球面物鏡的設(shè)計(jì) J. 激光與紅 外,2005,07:524-526.7 李田澤,李增祥,孫

24、永偉.激光測(cè)距系統(tǒng)的設(shè)計(jì) J. 計(jì)量技術(shù) ,2003,03:6-8.8 戴曰章,吳志勇.基于AT89C51單片機(jī)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.計(jì)量與測(cè)試 技術(shù),2005,02:17-19.9 賀靜,王樹(shù)才,胡煉.基于聲納傳感器和 C8051F040的測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.現(xiàn)代 電子技術(shù),2009,18:144-146.10 李航，王可人.基于STC89C52RC勺超聲波測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.電子測(cè) 試,2010,01:55-58.11 趙小強(qiáng). 簡(jiǎn)易的超聲波測(cè)距系統(tǒng) J. 天津理工大學(xué)學(xué)報(bào) ,2010,01:49-52.12 蔣曉玲, 孟志強(qiáng),陳燕東, 許亮, 羅廷芳, 常金武. 汽車追尾防撞紅外測(cè)距系統(tǒng)J.

25、光電子技術(shù) ,2011,01:67-72.13 楊旭, 劉小方, 張澤奇, 溫婷. 基于單片機(jī)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì) J. 機(jī)床與 液壓,2011,08:106-108+124.14 張邦成, 張玉玲, 王昕,韓躍營(yíng), 姜艷青. 超聲紅外復(fù)合測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì) J. 制造 業(yè)自動(dòng)化,2011,14:122-124.15 顧國(guó)榮 , 鮑駿成, 李海樂(lè) . 基于單片機(jī)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì) J. 沿海企業(yè)與 科技,2012,02:42-45.16 楊光照, 許春暉, 張德浩, 鄭莎, 譚明香. 基于單片機(jī)的激光測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì) J. 中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品 ,2012,10:36-37.17 岳文豹,楊錄，張艷花.F

26、MCW雷達(dá)近程測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.電子技術(shù)應(yīng) 用,2012,04:73-75+79.18 王小華, 周松青,殷嚴(yán)剛 . 基于溫度補(bǔ)償?shù)某暡y(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì) J. 廣西物 理,2012,02:10-14.19 . 中小學(xué)嘗試教育骨干教師研修班及校長(zhǎng)論壇 11 月中旬在上海舉行 J. 人 民教育,2012,19:58.20 陳安健 , 路曉東 . 一種新型軍用激光測(cè)距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究 J. 激光與紅 外,2001,02:90-92.21 蘭羽.基于40kHz超聲波測(cè)距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J.機(jī)械與電子，2013,08:66-69.22 呂濤,劉志剛, 鄧忠文,陶龍, 龔海. 一種光纖組量程擴(kuò)增的激光頻率掃描干涉

27、絕對(duì)測(cè)距系統(tǒng) J. 西安交通大學(xué)學(xué)報(bào) ,2013,0923 趙負(fù)圖. 傳感器集成電路手冊(cè)M .北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2002.424 孫寶元等 . 傳感器及應(yīng)用手冊(cè)M .北京 :機(jī)械工業(yè)出版社, 2004.125 鄭國(guó)欽等 . 集成傳感器應(yīng)用入門 M . 浙江 : 浙江科學(xué)技術(shù)出版社, 2003.226 何希才. 傳感器及其應(yīng)用立例M .北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2004.127 沙占友 . 集成化智能傳感器原理與應(yīng)用 M . 北京 : 電子工業(yè)出版社 , 2004. 627 畢滿清模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)M 電子工業(yè)出版社.北京.2008,0628 王劃一, 楊西俠. 自動(dòng)控制原理 M. 國(guó)防工業(yè)出

28、版社 . 北京.2010,08.29 趙山林.C程序設(shè)計(jì)M.高等教育出版社.北京.2010,08.10 程序清單10.1 主要代碼/*超聲波倒車?yán)走_(dá)（用 LCD1602顯示）*/* 修改日期： 2013 年 10 月 21 日 */* 修改人： */* 超聲波模塊芯片 DYP-ME007*/DYP-ME007共5個(gè)引腳，tri （控制端TX）單片機(jī)對(duì)其輸入大于 10us的觸發(fā)脈沖Echo:（接收端R»，接收超聲波反射回來(lái)的信號(hào)，輸出高電平/out ：為空引腳，一般不接#include <reg52.h>#include <intrins.h>#include&

29、quot;lcd1602.h"#include"ring.h"#include"ring.h"sbit RX=P2A0;/超聲波模塊接收發(fā)射信號(hào)trigsbit TX=P2A1； /單片機(jī)相超聲波模塊發(fā)出激發(fā)脈沖Echosbit START=P2A2;/ 啟動(dòng)sbit STOP=P2A3;/ 停止unsigned char flagkey;/*距離計(jì)算函數(shù)*/void Conut（void）time=TH0*256+TL0;/ 計(jì)算時(shí)間， 超聲波發(fā)射返回時(shí)間用定時(shí)器來(lái)計(jì)時(shí) （ 1 6位計(jì)時(shí)器）TH0=0;TL0=0;S=(time*1.7)/1

30、0; /算出來(lái)是 MM,結(jié)合超聲波 340m/s來(lái)計(jì)算if(S<=500)WriteCommandLCM(0x01,1); / DisplayListChar(0, 1, table2); / Ring();else if(S>=7000)|flag=1) /flag=0;DisplayListChar(0, 1, table1); /顯示清屏顯示倒車完畢警告！ ！超出測(cè)量范圍顯示相應(yīng)超出范圍的提示elsedisbuff0=S%10; disbuff1=S/10%10; disbuff2=S/100%10; disbuff3=S/1000; DisplayListChar(0, 0

31、, Range); DisplayListChar(0, 1, table); DisplayOneChar(9, 1, ASCIIdisbuff3); DisplayOneChar(10, 1, ASCIIdisbuff2); DisplayOneChar(11, 1, ASCIIdisbuff1);DisplayOneChar(12, 1, ASCII10);DisplayOneChar(13, 1, ASCIIdisbuff0);/*定時(shí)器 0 中斷函數(shù)功能：TO中斷用來(lái)紀(jì)錄回波時(shí)間間隔，計(jì)數(shù)器溢出，超過(guò)測(cè)距范圍*/void inter_TO() interrupt 1flag=1;/

32、中斷溢出標(biāo)志RX=O;/*啟動(dòng)超聲波模塊函數(shù)*/ void StartModule()TX=1; /啟動(dòng)一次模塊，(T)向超聲波模塊發(fā)出大于1Ous的觸發(fā)脈沖_nop_();_nop_(); II一個(gè)-nop-()相當(dāng)于延時(shí)1us，從而啟動(dòng)超聲波測(cè)距模塊_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); / 脈沖發(fā)射結(jié)束 TX=0;/* 計(jì)算超

33、聲波發(fā)射接收時(shí)間的函數(shù)原理：信號(hào)返回，超聲波模塊輸出高電平，持續(xù)時(shí)間即為從發(fā)射到返回的時(shí)間*/void Timer_Count(void)1TR0=1;/開(kāi)啟計(jì)數(shù)while(RX);/TR0=0;/關(guān)閉計(jì)數(shù)Conut();/計(jì)算距離/*主函數(shù)*/void main(void)unsigned int valA;Delay400Ms(); /啟動(dòng)等待，等 LCM講入工作狀態(tài)LCMInit(); /LCM 初始化Delay5Ms(); / 延時(shí)片刻DisplayListChar(0, 0, Range);DisplayListChar(O, 1, table);/初始狀態(tài) LCD顯示TMOD=0x

34、01;/定時(shí)器 0 工作在模式 1,16 位定時(shí)器；EA=1; /開(kāi)總中斷TH0=0; /計(jì)時(shí)器賦初值，TL0=0;ET0=1; /允許TO中斷while(1)if(STOP=0)flagkey=1;WriteCommandLCM(0x01,1); / 顯示清屏DisplayListChar(0, 1, table3); / 顯示倒車完畢警告！ ！ else if(START=0)flagkey=0;if(flagkey=0)RX=1; / 接收引腳初始化StartModule(); / 啟動(dòng)超聲波模塊 for(valA=7500;valA>0;valA-) /掃描周期if(RX=1)

35、/Timer_Count(); /表示超聲波模塊信號(hào)已經(jīng)返回，開(kāi)始計(jì)時(shí)；計(jì)算顯示距離10.2 LCD1602 .H 代碼#ifndef _LCD1602_H_#define _LCD1602_H_#include<reg52.h>sbit LCM_RW=P2A5; / 定義 LCD1602的引腳sbit LCM_RS=P2A4;sbit LCM_E=P2A6;sbit waring=P3A2;#define LCM_Data P0#define Busy 0x80 / 用于檢測(cè) LCM犬態(tài)字中的 Busy標(biāo)識(shí)void LCMInit(void);/LCD 初始化函數(shù)void Dis

36、playOneChar(unsigned char X, unsigned char Y, unsigned char DData);/LCD 顯示一個(gè)字符函數(shù)codevoid DisplayListChar(unsigned char X, unsigned char Y, unsigned char *DData);/LCD 顯示一個(gè)字符串函數(shù)void Delay5Ms(void);/ 延時(shí) 5 毫秒函數(shù)void Delay400Ms(void);/ 延時(shí) 400 毫秒函數(shù)void Decode(unsigned char ScanCode);void WriteDataLCM(unsig

37、ned char WDLCM);/LCD1602 寫數(shù)據(jù)函數(shù)void WriteCommandLCM(unsigned char WCLCM,BuysC);/LCD 寫命令函數(shù) unsigned char ReadStatusLCM(void);unsigned char code Range ="=DistanceFinder="/LCD1602顯示格式unsigned char code ASCII13 = "0123456789.-M"unsigned char code table="Distance:000.0cm"unsi

38、gned char code table1="! Out of range"unsigned char code table2="! Denger"unsigned char code table3="STOP"unsigned int time=0; / 超聲波發(fā)射返回時(shí)間unsigned long S=0;/ 距離bit flag =0;/測(cè)量超出量程的標(biāo)志，主要以定時(shí)器的溢出來(lái)判定unsigned char disbuff4= 0,0,0,0,;/ 寫數(shù)據(jù)void WriteDataLCM(unsigned char WDLCM

39、)ReadStatusLCM(); / 檢測(cè)忙 LCM_Data = WDLCM;LCM_RS = 1;LCM_RW = 0;LCM_E = 0; / 若晶振速度太高可以在這后加小的延時(shí)LCM_E = 0; / 延時(shí)LCM_E = 1;/ 寫指令void WriteCommandLCM(unsigned char WCLCM,BuysC) /BuysC為 0 時(shí)忽略忙檢測(cè)if (BuysC) ReadStatusLCM(); /根據(jù)需要檢測(cè)忙LCM_Data = WCLCM;LCM_RS = 0;LCM_RW = 0;LCM_E = 0;LCM_E = 0;LCM_E = 1;/ 讀數(shù)據(jù)uns

40、igned char ReadDataLCM(void)LCM_RS = 1;LCM_RW = 1;LCM_E = 0;LCM_E = 0;LCM_E = 1; return(LCM_Data); / 讀狀態(tài)unsigned char ReadStatusLCM(void)LCM_Data = 0xFF;LCM_RS = 0;LCM_RW = 1;LCM_E = 0;LCM_E = 0;LCM_E = 1;while (LCM_Data & Busy); /檢測(cè)忙信號(hào)return(LCM_Data); void LCMInit(void) /LCM 初始化 三次顯示模式設(shè)置，不檢測(cè)忙信

41、號(hào)顯示模式設(shè)置 , 開(kāi)始要求每次檢測(cè)忙信號(hào) 關(guān)閉顯示顯示清屏顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置 顯示開(kāi)及光標(biāo)設(shè)置LCM_Data = 0;WriteCommandLCM(0x38,0); / Delay5Ms();WriteCommandLCM(0x38,0);Delay5Ms();WriteCommandLCM(0x38,0);Delay5Ms();WriteCommandLCM(0x38,1); /WriteCommandLCM(0x08,1); /WriteCommandLCM(0x01,1); /WriteCommandLCM(0x06,1); /WriteCommandLCM(0x0c,1); / / 按指定位置顯示一個(gè)字符void DisplayOneChar(unsigned char X, unsigned char Y, unsigned char DData)Y &= 0x1; /x 代表液晶屏 g 上顯示時(shí)在該行的位置， Y 代表行號(hào)，最大兩行，分別 為 0,1 行X &= OxF; / 限制X不能大于15, Y不能大于1if (Y) X |= 0x40; / 當(dāng)要顯示第二行時(shí)地址碼 +0x40;X |= Ox8O; / 算出指令碼WriteCommandLCM(