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论文作者签名：日期：
指导教师签名：日期：
大连民族学院2005级通信工程专业微机系统课程设计报告机电信息工程学院
单片机系统课程设计报告
系别：电子工程系
专业：通信工程
班级：
设计题目：超声波测距
学生姓名：
指导教师：
目录
一、设计任务和性能指标 (1)
二、设计方案 (1)
三、系统硬件设计 (3)
四、系统软件设计 (5)
五、调试及性能分析 (8)
六、心得体会 (10)
参考文献 (11)
附录1系统硬件电路图 (12)
附录2程序清单 (13)
一、设计任务和性能指标
1.1 设计任务
设计一个超声波测距器，可应用在汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置测控，也可用于如液位、井深、管道长度的测量等场合。
要求用Altium Designer 6画出系统的电路原理图（要求以最少组件，实现系统设计所要求的功能），印刷电路板（要求布局合理，线路清晰），绘出程序流程图，并给出程序清单（要求思路清晰，尽量简洁，主程序和子程序分开，使程序有较强的可读性）。
1.2 性能指标
1、测量范围10—80 cm；
2、测量精度1cm；
3、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；
4、测量范围扩展为10 cm—4m，提高测量精度。
二、设计方案
超声波测距仪是利用超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：s=340t/2 。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。超声波指向性强,穿透能力强,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。如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。但由于超声波传感器的成本较高,所以一般运用于专业领域,民用产品中运用较少。考虑到一般情况下对测距的要求较低,可在一定程度上牺牲其精确度和测距范围,从而降低成本,使其运用范围大大扩展。
超声波测距系统主要由声波发射电路、回波接收电路以及信号采集电路、温度补偿电路等组成。
2.1 硬件方案选择
（1）超声波发射电路
总体上讲，超声波发生器可以分为两大类：一类是用电气方式产生超声波，
一类是用机械方式产生超声波。电气方式包括压电型、磁致伸缩型和电动型等；机械方式有加尔统笛、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。超声波发生器内部主要由两个压电晶片和一个共振板组成。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。
这种压电式超声波传感器是利用内藏的压电晶体的压电效应。压电晶体在外电场作用下会产生机械变形，或者使压电晶体变形也会产生电压，前者称为逆压电效应，后者称为正压电效应。利用压电晶体的逆压电效应，电路的高频电压会转换为高频机械振动，以产生超声波，作为超声波发生探头，利用压电晶体的正压电效应可将接收的超声波振动转换成电信号，作为超声波接收探头。
（2）超声波接收电路
超声波接收电路的作用是对接收的超声波信号进行放大，并将放大后的信号处理成系统可以处理的电平信号。
（3）温度补偿电路
超声波是一种声波，其声速c与温度有关。如果测距精度要求很高时，则应通过温度补偿的方法加以校正。温度测量可以使用数字温度传感器DS18B20。（4）超声波测距器的算法设计
超声波测距的原理即超声波发生器在某一时刻发出一个超声波信号，当这个超声波遇到被测物体后发射回来，就被超声波接收器所接收到。这样只要计算出从发出超声波信号到返回信号所用的时间，就可以算出超声波发生器与反射物体的距离。距离的计算公式为：
()2
=
=
d?
c
s
2t
其中d为被测物体与测距器的距离，s为声波来回的路程，c为声速，t为声波来回所用的时间。
（5）系统硬件框图如图1所示。
图1系统硬件框图
2.2 超声波测距器的软件
系统软件主要由主程序、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，如图2所示。
图2系统程序结构框图
超声波测距器主程序利用外部中断检测返回超声波信号，一旦接收到返回的超声波信号，立即进入中断程序。
三、系统硬件设计
主要由单片机系统及显示电路、超声波发射电路和超声波检测接收电路三部分组成。采用STC89C55来实现对CX20106A红外接收芯片和TCT40-10系列超声波转换模块的控制。单片机通过P1.0引脚经反相器来控制超声波的发送，然后单片机不停的检测INT0引脚，当INT0引脚的电平由高电平变为低电平时就认为超声波已经返回。计数器所计的数据就是超声波所经历的时间，通过换算就可以得到传感器与障碍物之间的距离。
图3超声波测距原理框图
3.1 单片机系统及显示电路
单片机采用STC89C55。采用11.0592MHz高精度的晶振，以获得较稳定的时钟频率，减小测量误差。单片机用P1.0端口输出超声波转化器所需的40KHz方波信号，利用外中断0口检测超声波接受电路输出的返回信号。显示电路采用简单实用的LCD1602液晶显示电路，用P0做为数据口。单片机系统及显示电路如图4所示。
图4单片机及显示电路原理图
3.2 超声波发射电路
超声波发射电路原理图如图5所示。
图5超声波发射电路原理图
压电超声波转换器的功能：利用压电晶体谐振工作。内部结构图6所示，它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，并带动共振板振动产生超声波，这
时它就是一超声波发生器;如没加电压，当
共振板接受到超声波时，将压迫压电振荡
器作振动，将机械能转换为电信号，这时
它就成为超声波接受转换器。超声波发射
转换器与接收转换器其结构稍有不同。
图6超声波转换原理图
3.3 超声波检测接收电路
超声波检测接收电路采用集成电路CX20106A，如图7所示，这是一款红外线检波接收的专用芯片，常用于电视机红外遥控接收器。考虑到红外遥控常用的载波频率38KHz与测距超声波频率40KHz较为接近，可以利用它作为超声波检测电路。实验证明其具有很高的灵敏度和较强的抗干扰能力。适当改变C4的大小，可改变接收电路的灵敏度和抗干扰能力。
图7超声波接收电路图
四、系统软件设计
超声波测距软件设计主要由主程序，超声波发射子程序，超声波接受中断程序、温度补偿及显示子程序和距离测量及显示子程序组成。下面对超声波测距器的算法，主程序，超声波发射子程序和超声波接收中断程序逐一介绍。
4.1 超声波测距器的算法设计
下图示意了超声波测距的原理，即超声波发生器在某一时刻发出的一个超声波信号，当超声波遇到被测物体后反射回来，就被超声波接收器所接受。这样只要计算出发生信号到接受返回信号所用的时间，就可算出超声波发生器与反射物
4.2 主程序
主程序首先对系统环境初始化，设置定时器T0工作模式为16位的定时计数器模式，置位总中断允许位EA 并给显示端口P0和P2清0。然后调用超声波发生子程序送出一个超声波脉冲，为避免超声波从发射器直接传送到接收器引起的直接波触发，需延迟0.1ms(这也就是测距器会有一个最小可测距离的原因)后，才打开
外中断0接收返回的超声波信号。由于采用11.0592MHz 的晶振，机器周期为1us,当主程序检测到接收成功的标志位后，将计数器T0中的
数（即超声波来回所用的时间）按下式计算即可测得被测物体与测距仪之间的距离,以20℃
时的声速为344 m/s 为例，则有：
d=(C*T0)/2 =172*T0/10000cm （其中T0为计 数器T0的计数值）
测出距离后结果将以十进制BCD 码方式显示,然后再发超声波脉冲重复测量过程。主程序框图如图9所示。
4.3 超声波发生子程序和超声波接收中断程序
超声波发生子程序的作用是通过P1.0端口发送5个左右的超声波信号频率约40KHz 的方波，脉冲宽度为12us 左右，同时把计数器T0打开进行计时。超声波测距器主程序利用外中断0检测返回超声波信号，一旦接收到返回超声波信号（INT0引脚出现低电平)，立即进入中断程序。进入该中断后就立即关闭计时器T0停止计时，并将测距成功标志字赋值1。如果当计时器溢出时还未检测到超声波返回信号，则定时器T0溢出中断将外中断0关闭，并将测距成功标志字赋值0以表示此次测距不成功。中断程序的框图如图10所示。
图10计数器T0中断程序（左）、计数器T1中断程序（中）
外部INT0中断程序（右）
4.4 温度补偿子程序和温度显示子程序
温度补偿子程序的作用是将当前实验环境的实际温度值准确测量、转换并存储，用以确定此时声波的速度值。本程序采用DS18B20的12位转换精度，温度寄存器里的值是以0.0625为步进的，即温度寄存器里的二进制值乘以0.0625，就是实际的十进制温度值。温度处理子程序判断温度值的“+”和“-”并将转换好的温度整数位和小数位存入显示缓存区50H ～53H 中，50H 为最高位，53H 为最低位。温度显示子程序用来判断高位是否有灭零需要，以及符号位的选择和显示。
程序框图如图11所示。
图11温度显示子程序（左上）、温度处理子程序（左下）
温度转换子程序（右）
五、调试及性能分析
5.1 调试步骤
首先要做的就是检查检测硬件电路是否有短路、断路、虚焊等。具体步骤及测试结果如下：
（1）检查电源与地线是否全部连接上，用万用表对照电路原理图测试各导线是否完全连接；测试结果所有连接线都已准确连接好；
（2）检验单片机的晶振是否起振，用示波器观察波形；测试结果波形都符合正常工作波形；
（3）检查各芯片工作是否正常，检测按键的导通情况；测试结果正常。
然后将软硬件结合在一起进行调试，把整个超声波测距系统按照实现功能分为各个子模块进行调试。具体步骤如下：
（1）显示模块调试。由于受实验器材和实验台的限制，此部分电路及其程序没能做到事先进行测试，所以在调试这个部分时遇到了很多问题，开始是发现硬件电路设计有问题，接的74LS373锁存器几乎就不起作用，然后改线将锁存器去掉了；接着是程序有错误，显示不正确，通过仔细阅读液晶资料，发现其工作时序没有配合好，经改动后在电路板上终于调试通过了；
（2）温度补偿模块调试。因为之前在实验台上已经调试通过，所以将程序下载到单片机后就正确了。但在实验台上调试时也曾出现过很严重的问题，原因就是没有彻底弄明白DS18B20的工作工作时序，只有将时序配合好，芯片才呢个正常工作。
（3）超声波发射与接收模块的调试。这部分是整个系统的核心，也是最易出现问题的部分，而且之前并没有实际测试过，因此在这个模块的调试过程中很困难。由于发射和接收不能独立调试，所以要同时考虑这两个部分的工作情况，只有两个部分都正常工作了才能得到正确的实验结果。将调试程序下载后，发现没能得到正确的实验现象，接着便开始进行分步调试，发射部分我们通过示波器观察波形，发现波形的频率与实际需要值略有偏差，经改正程序后符合了实际需要的频率和幅度，但还是没有正确的实验现象。确定发射没有问题后便开始进行接收部分的调试，反复进行电路连接检查和程序结构的改进后，依然没有调试成功。正要在困难面前退缩的时候，突然想起来，在分发电容时有一个电容在没有确定容值的情况下就发下来了，我这才想起来去检查我的器件型号规格是否有问题，果然，发现了那个误发的电容，其标称值比我们所需要的大了100倍，此时的我非常懊悔，恨自己一时疏忽没有做好调试前最基本的工作，把电容换了后调试成功了，又做了一点调整，系统能稳定的工作了。
5.2 性能分析
超声波测距系统是现代生活一种很方便的测距仪器，它能够准确快速的测量出距离，给人们的生活带来很大方便。当系统上电时，显示器上将显示“Welcome”的字样，很快系统开始工作，随着探头的移动，显示器上将实时显示当前所对准的物体的距离，而且会一并显示当前测量环境的温度值。由于系统的驱动问题以及软件上的缺陷，实际测量值范围最好控制在3m内，距离值误差≤1cm，温度值误差≤0.5℃。
本系统尚有不足，一是缺少电源开关控制按键，二是缺少报警机制，三是测量条件改变时的纠错能力差，另外液晶显示也没有达到理想的稳定状态。希望在
进一步的设计过程中解决这些问题，并有所完善和再创新。
六、心得体会
这次课程设计是对我们学习单片机原理与应用和印刷电路板设计课程的检验及实际应用能力的一次提高。我们所设计的是超声波测距系统。可以测量的距离范围是5cm～3m，精确到1cm。由于声波在不同的温度下的速度值变化很大，为了减少测量误差，我们采用DS18B20温度传感器进行温度补偿设计，它具有体积小、适用电压宽等特点，其测量范围为-55℃~+125℃。与传统的热敏电阻相比，它能够直接读出被测量温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现9~12位的数字值读数方式。本次实验中选择其12位转换精度。由于DS18B20读出或写入的信息仅需要一根口线完成，这样就需要准确的读写时序，刚开始由于时序没有配合好，调试很久都没出现正确的结果，后来通过对其时序的再一次了解和把握终于测出了准确的温度值。但读出来的温度值只是整个系统的一个辅助部分，我们主要是为了得到与当前环境下的温度值对应的声速值，此部分转换通过软件设计中温度的比较及查表来完成。显示部分选择了LCD1602液晶显示，但由于实验台的限制，软件调试过程中采用动态数码管显示。
原理图设计时我们使用了印刷电路板设计课上学过的Altium Designer 6制图工具，由于一些实际的器件在器件库中无法找到，我们只有自己制作，在这个过程中我们学到了很多的知识和方法。在制作PCB板图的时候，很多器件的封装与实际尺寸存在很大的差别，为了获得准确的封装，我们实际测量了所给器件的大小与规格，找到了与之匹配的封装库。当然我们也走过弯路，在考虑产品外型设计时，由于探头位置的需要，我们曾想过要将两个探头与主板分开单置出来，经老师分析，考虑到单开一块板的成本及安装困难的问题，提议将探头引脚弯曲便可。这个问题让我感受颇深，虽然只有这么小小的变动但却解决了实际问题。而自己却把简单的问题复杂化，因此我们在看问题时，一定要多角度考虑。
程序编写过程也给了我们很大的收获。在编写程序之前，我们查阅了大量的相关资料，力求做到简洁规范清晰。在把握了整体的思路后，我们先从程序流程图着手，将整个程序分成若干模块，分开编写，一边发现问题一边解决问题，并在实验板上检验程序测试情况，根据现象不断修改。由于实验板的种种限制，我们不得不针对实验台来进行软件设计与调试。在这个过程中我们体会到编程的技巧，设置子程序的合理性，同时对单片机最小系统的设计有了整体的理解和深刻的体会，使我们的思维的锻炼与能力培养有了很大的提高和进步。
本次课程设计时间虽短，但收获却很大。我们对应用单片机最小系统来设计产品有了整体的把握，对程序编写的合理与规范性有了深刻的理解，建立起程序设计的一般思路，以及Altium Designer 6的使用方法，其强大的功能给我们提供了很大的帮助，通过原理图的设计，使我们认识到了这个软件的重要性，提高
了我们运用的熟练性，我们会以此为契机，在日后的学习中会继续使用它，使其发挥更大的功能。
经过三个星期的课程设计，我们得到了充分的锻炼，不仅对单片机的学习有了深刻的理解，同时也增强了我们的毅力和处理突发问题的能力。学习是要付出一定的艰辛与努力的，做事情一定要有不怕困难的吃苦精神，唯有坚持不懈，发扬团队协作才能够克服困难，取得最后的胜利。
相信本次课程设计对我们以后的学习将会有很大的影响，我们一定会积极地总结经验与教训，改进不足，争取在日后做得更好。当然要感谢老师和同学们的帮助，在我们束手无策，陷入困境的时候给予热情的帮助，使我们顺利渡过难关。课程设计是一次很好的实践动手机会，通过实践，我们的知识得到了应用，真正实现了知识的学以致用，理论联系实际，我们会更加注重实践能力的锻炼，注重动手能力的培养。
参考文献
[1] 徐维祥，刘旭敏．单片微型机原理及应用．大连：大连理工大学出版社，1996
[2] 何立民．单片机实验与实践教程(一)．北京：北京航空航天大学出版社，2003
[3] 楼然苗，李光飞．单片机课程设计指导．北京：北京航空航天大学出版社，2007
[4] 李群芳，黄建．单片机微型计算机与接口技术．北京：电子工业出版社，2001
[5] 汪道辉．单片机系统设计与实践．北京：电子工业出版社，2006
附录1系统硬件电路图
附录2程序清单
;************************************************************* ; 系统初始化定义
;************************************************************* TEMPER_VL DATA 20H ; 温度值(取整后)存储区
TEMPER_VH DATA 21H
TEMPL DATA 26H
TEMPH DATA 27H ; 测得温度值存储区
TEMPHC DATA 28H
TEMPLC DATA 29H
TEMPHEAD EQU 36H ; 温度值缓存区
TEMPER_NUM EQU 39H ; 处理温度值缓存区
VOUT EQU P1.0 ; 超声波脉冲输出端口
TEMPDIN BIT P2.4 ; DS18B20温度输入端口
RS EQU P2.6
RW EQU P2.5
E EQU P2.7
;********************************************
; 中断入口程序
;********************************************
ORG 0000H
LJMP BEGIN
ORG 0003H
LJMP PINT0 ;外部0中断
ORG 000BH
LJMP INTT0 ;计数器T0中断
ORG 0013H
RETI
ORG 001BH
LJMP INTT1 ;定时器T1中断
ORG 0023H
RETI
ORG 002BH
RETI
;********************************************
; 主程序
;********************************************
ORG 0100H
BEGIN: MOV SP,#4FH
MOV R0,#40H ;40H-43H为显示距离存放单元MOV R7,#30H ;60H-63H为显示温度存放单元CLEARDISP: MOV @R0,#30H
DJNZ R7,CLEARDISP
MOV 23H,#00H
MOV TMOD,#21H ;T1为8位自动重装，T0为16位定时器 MOV TH0,#00H ;65毫秒初值
MOV TL0,#00H
MOV TH1,#0F4H ;40KHz初值
MOV TL1,#0F4H
MOV P0,#0FFH
MOV P1,#0FFH
MOV P2,#0FFH
MOV P3,#0FFH
MOV R4,#0AH ;超声波肪冲个数控制（为赋值的一半） LCALL LCDON ;开机显示
SETB PX0
SETB ET0
SETB EA
BEGIN1: LCALL READTEMP
LCALL READTEMP1 ;读出温度值子程序
LCALL CONVTEMP
LCALL DISPBCD
SETB TR0 ;开启测距定时器
ABEGIN: LCALL DISPLAY
JNB 23H,ABEGIN ;收到回波时置标志位
CLR EA
CLR 23H
LCALL WORK ;计算距离子程序
SETB EA
MOV TH0,#00H ;65毫秒初值
MOV TL0,#00H
SETB TR0 ;重新开启测距定时器
MOV R2,#02H
LOOP: LCALL DISPLAY
DJNZ R2,LOOP
SJMP BEGIN1
;****************************************************
; 中断服务子程序
;****************************************************
;T0中断，65mS中断一次
INTT0: CLR EA
CLR TR0
MOV TH0,#00H
MOV TL0,#00H
SETB ET1
SETB TR0 ;启动计数T0，用以计算超声来回时间 SETB TR1 ;开启定时器T1，用以发超声波 NOP
SETB EX0
OUT: RETI
;T1中断，发送超声波
INTT1: CPL VOUT
DJNZ R4,RETIOUT
CLR TR1 ;超声波发送完毕，关T1
CLR ET1
MOV R4,#0AH
RETIOUT: RETI
;外部中断0检测回波
PINT0: CLR TR0 ;关计数器
CLR TR1
CLR ET1
CLR EA
CLR EX0
MOV 45H,TL0 ;将计数值移入处理单元
MOV 46H,TH0
SETB 23H ;接收成功标志
RETI
;****************************************************
; 距离计算程序 (=计数值*172/10000cm)
;****************************************************
WORK: PUSH ACC
PUSH PSW
PUSH B
MOV R3, 46H
MOV R2, 45H
MOV R1, #00D
MOV DPTR, #TEMPR
LCALL DIFFER ;将温度值转换为对应的速度值
MOVC A,@A+DPTR
MOV R0, A
LCALL MUL2BY2
MOV R3, #03H
MOV R2, #0E8H
LCALL DIV4BY2
MOV R3, #27H
MOV R2, #10H
LCALL DIV4BY2
MOV A,R4
MOV 40H, A
MOV A,R4
JNZ JJ0
MOV 40H,#3CH ;最高位为零，不显示
JJ0: MOV A, R0
MOV R4, A
MOV A, R1
MOV R5, A
MOV R3, #03H
MOV R2, #0E8H
LCALL DIV4BY2
MOV A,R4
ADD A,#30H
MOV 41H, A
MOV A,R4
JNZ JJ1
MOV A,40H ;次高位为零，先判断最高位是否为不显
示
SUBB A,#3CH
JNZ JJ1
MOV 41H,#3CH ;最高位不显示，次高位也不显示
JJ1: MOV A, R0
MOV R4, A
MOV A, R1
MOV R5, A
MOV R3, #00D
MOV R2, #100D
LCALL DIV4BY2
MOV A,R4
ADD A,#30H
MOV 42H, A
MOV A,R4
JNZ JJ2
MOV A,41H ;次次高位为零，先判断次高位是否为不
显示
SUBB A,#3CH
JNZ JJ2
MOV 42H,#3CH ;次高位不显示，次次高位也不显示
JJ2: MOV A, R0
MOV R4, A
MOV A, R1
MOV R5, A
MOV R3, #00D
毕业论文开题报告 电子信息工程 基于51单片机超声波测距仪设计 一、课题研究意义及现状 随着社会的发展，传统的测距方法在很多场合已无法满足人们的需求。例如在井深、液位、管道长度测量等场合。传统的测距方法根本无法完成测量任务。还有在很多要求实时测距的情况下。传统的测距方法也不能很好地完成测量任务。于是一种新的测距方法——超声波测距应运而生。超声波测距仪是根据超声波遇到障碍物反射回来的特性进行测量的。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即中断停止计时。通过不断检测产生波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射超声波和接收到回波的时间差T，然后求出距离L。超声测距是一种非接触式的检测方式，它不受光线、被测对象颜色等影响。超声波传感器结构简单、体积小、信号处理可靠，所以检测比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制。在移动机器人、汽车安全、海洋测量等上得到了广泛的应用。因此，本课题的研究是非常有实用和商业价值。 随着科学技术的快速发展，超声波测距仪的应用将会越来越广，这是一个蓬勃发展而又有无限前景的技术及产业领域。未来的超声波测距技术将朝着更高精度，更大应用范围，更稳定方向发展，死角问题也能得到解决。超声波测距仪将其通过51单片机来实现,成本低、精度高、操作简单、工作稳定可靠，非常适合于短距离测量定位。51单片机为许多控制提供了高度灵活和低成本的解决办法。充分利用它的片内资源，即可在较少外围电路的情况下构成功能完善的超声波测距系统，有很大的市场开发潜力。 二、课题研究的主要内容和预期目标 本课题主要设计一种基于单片机的超声测距系统。该系统以超声波的传播速度为确定条件，利用发射超声波与反射回波时间差来测量待测距离。课题主要内容包括硬件设计和软件设计。硬件设计主要包括单片机系统，超声波发射电路、超声波检测接收电路、数码管显示电路等。软件部分拟采用单片机C语言编程，便于维护和修改，主要是利用中断完成信号发射和接受中间所耗时间的计算，并进行相关的数据处理以得到准确的距离。本课题要求测量精确、可靠、显示正确。 三、课题研究的方法及措施 先通过上网、图书馆等各种途径，搜索与本课题相关的资料进行大量的阅读，从而从整体上对这个课题进行认识。然后根据查阅的资料作出总体方案的设计框图以及确定本设计的实现方法。本设计总体框图如下：
课程设计说明书
课程设计名称
专
业
班
级
学
号
学生姓名
指导教师
单片机原理及应用课程设计 电子信息工程 140405 20141329 李延琦 胡黄水
2016 年 12 月 26 日
课程设计任务书
课程设计 题目
酒精测试仪
起止日期
2016 年 12 月 26 日— 2017 年 1 月 6 日
设计地点
计算机科学与工程学 院单片机实验室 3409
设计任务及日程安排： 设计任务：分两部分： （一）、设计实现类：进行软、硬件设计，并上机编程、联线、调试、 实现； 1.电子钟的设计 2.交通灯的设计 3.温度计的设计 4.点阵显示 5.电机调速 6.电子音乐发声（自己选曲） 7.键盘液晶显示系统 （二）、应用系统设计类：不须上机，查资料完成软、硬件设计画图。 查资料选定题目。 说明：第 1--7 题任选其二即可。（二）里题目自拟。 日程安排： 本次设计共二周时间，日程安排如下： 第 1 天：查阅资料，确定题目。 第 2--4 天：进实验室做实验，连接硬件并编写程序作相关的模块实验。 第 5--7 天：编写程序，并调试通过。观察及总结硬件实验现象和结果。 第 8--9 天：整理资料，撰写课程设计报告，准备答辩。 第 10 天：上交课程设计报告，答辩。 设计报告要求：
1. 设计报告里有两个内容，自选题目内容+附录（实验内容），每 位同学独立完成。 2. 自选题目不须上机实现，要求能正确完成硬件电路和软件程序 设计。内容包括： 1） 设计题目、任务与要求 2）硬件框图与电路图 3） 软件及流程图 （a）主要模块流程图 （b）源程序清单与注释 4） 总结 5） 参考资料 6）附录 实验上机调试内容
注：此任务书由指导教师在课程设计前填写，发给学生做为本门课程设计 的依据。
《单片机技术》 课程设计报告 题目：基于MCU-51单片机的秒表设计班级： 学号： 姓名： 同组人员： 指导教师：王瑞瑛、汪淳 2014年6月17日
目录 1课程设计的目的 (3) 2 课程设计题目描述和要求 (3) 2.1实验题目 (4) 2.2设计指标 (4) 2.3设计要求 (4) 2.4增加功能 (4) 2.5课程设计的难点 (4) 2.6课程设计容提要 (4) 3 课程设计报告容 (5) 3.1设计思路 (5) 3.2设计过程 (6) 3.3 程序流程及实验效果 (7) 3.4 实验效果 (16) 4 心得体会 (17)
基于MCS-51单片机的秒表设计 摘要：单片机控制秒表是集于单片机技术、模拟电子技术、数字技术为一体的机电一体化高科技产品，具有功耗低，安全性高，使用方便等优点。本次设计容为以8051 单片机为核心的秒表，它采用键盘输入，单片机技术控制。设计容以硬件电路设计，软件设计和PCB 板制作三部分来设计。利用单片机的定时器/计数器定时和计数的原理，用集成电路芯片、LED 数码管以及按键来设计计时器。将软、硬件有机地结合起来，使他拥有正确的计时、暂停、清零、并同时可以用数码管显示，在现实生中应用广泛。 关键词:秒表;8051;定时器;计数器 1 课程设计的目的 《单片机应用基础》课程设计是学好本门课程的又一重要实践性教学环节，课程设计的目的就是配合本课程的教学和平时实验，以达到巩固消化课程的容，进一步加强综合应用能力及单片机应用系统开发和设计能力的训练，启发创新思维，使之具有独立单片机产品和科研的基本技能，是以培养学生综合运用所学知识的过程，是知识转化为能力和能力转化为工程素质的重要阶段。 2 课程设计题目描述和要求
基于51单片机课程设计报告 院系：电子通信工程 团组：电子设计大赛1组 姓名： 指导老师：
目录 一、摘要 (3) 二、系统方案的设计 (3) 三、硬件资源 (5) 四、硬件总体电路搭建 (13) 五、程序流程图 (14) 六、设计感想 (14) 七、参考文献 (16) 附录 (17) 附录 1 程序代码 (17)
一、摘要 本设计以STC89C51单片机为核心的温度控制系统的工作原理和设计方法。温度信号由温度芯片DS18B20采集，并以数字信号的方式传送给单片机。文中介绍了该控制系统的硬件部分，包括：温度检测电路、温度控制电路。单片机通过对信号进行相应处理，从而实现温度控制的目的。文中还着重介绍了软件设计部分，在这里采用模块化结构，主要模块有：数码管显示程序、键盘扫描及按键处理程序、温度信号处理程序、led控制程序、超温报警程序。 关键词：STC89C51单片机 DS18B20温度芯片温度控制 ,LED报警提示. 二、系统方案的设计 1、设计要求 基本功能： 不加热时实时显示时间，并可手动设置时间； 设定加热水温功能。人工设定热水器烧水的温度，范围在20～70度之间，打开开关后，根据设定温度与水温确定是否加热，及何时停止加热，可实时显示温度； 设定加热时间功能。限定烧水时间，加热时间内超过温度上限或低于温度下限报警，并可实时显示温度。 2、系统设计的框架
本课题设计的是一种以STC89C51单片机为主控制单元，以DS18B20为温度传感器的温度控制系统。该控制系统可以实时存储相关的温度数据并记录当前的时间。其主要包括：电源模块、温度测量及调理电路、键盘、数码管显示、指示灯、报警、继电器及单片机最小系统。 图1 系统设计框架 3 工作原理 温度传感器 DS18B20 从设备环境的不同位置采集温度，单片机STC8951获取采集的温度值，经处理后得到当前环境中一个比较稳定的温度值，再根据当前设定的温度上下限值，通过加热和降温对当前温度进行调整。当采集的温度经处理后超过设定温度的上限时，单片机通过三极管驱动继电器开启降温设备(压缩制冷器) ，当采集的温度经处理后低于设定温度的下时 , 单片机通过三极管驱动继电器开启升温设备 (加热器) ，这里采用通过LED1和LED2取代！！！ 当由于环境温度变化太剧烈或由于加热或降温设备出现故障，或者温度传感头出现故障导致在一段时间内不能将环境温度调整到规定的温度限内的时候，单片机通过三极管驱动扬声器发出警笛声，这里采用HLLED提示。
微机原理与单片机系统课程设计 业：专轨道交通信号与控制 级：班1305 交控
姓名：贺云鹏 学号： 201310104 指导教师：建国 交通大学自动化与电气工程学院 30 日 12 2015 年月 超声波测距仪设计设计说明1 设计目的1.1 测量声波在发超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍射后遇到障碍物反射回来的时间，物的实际距离。超声波测距主要应用于倒车提醒、建筑工地、工业现场等的距离测量。 超声波在气体、液体及固体中以不同速度传播，定向性好、能量集中、传输过程中衰减较小、反射能力较强。超声波能以一定速度定向传播、遇障碍物后形成反射，利用这一特性，通过测定超声波往返所用时间就可计算出实际距离，从而实现无接触测量物体距离。超声波测距迅速、方便，且不受光线等因素影响，广泛应用于水文液位测量、建筑施工工地的测量、现场的位置监控、振动仪车辆倒车障碍物的检测、移动机器入探测定位等领域。 1.2 设计方法 本课题包括数据测距模块、显示模块。测距模块包括一个HC-SR04超声波测距模块和一片AT89C51单片机，该设计选用HC-SR04超声波测距模块，通过单片机对超声波进行计时并根据超AT89C51发射和接受超声波，使用HC-SR04．声波在空气中速度为340米每秒的特性计算出距离。显示模块包括一个4位共阳极LED数码管和AT89C51单片机，由AT89C51单片机控制数码管动态显示距离。 1.3 设计要求 采用单片机为核心部件，选用超声波模组，实现对距离的测量，测量距离能够通过显示输出(LED，LCD)。 2 设计方案及原理 2.1超声波测距模块设计
单片机课程设计报告 题目：温度监控系统设计 学院：能源与动力工程学院 专业：测控技术与仪器专业 班级： 2班 成员：魏振杰 二〇一五年十二月
一、引言 温度是工业控制中主要的被控参数之一，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足重轻的作用。对于不同场所、不同工艺、所需温度高低范围不同、精度不同，则采用的测温元件、测方法以及对温度的控制方法也将不同；产品工艺不同、控制温度的精度不同、时效不同，则对数据采集的精度和采用的控制算法也不同，因而，对温度的测控方法多种多样。 随着电子技术和微型计算机的迅速发展，微机测量和控制技术也得到了迅速的发展和广泛的应用。利用微机对温度进行测控的技术，也便随之而生，并得到日益发展和完善，越来越显示出其优越性。 作为获取信息的手段——传感器技术得到了显著的进步，其应用领域较广泛。传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。因此，了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。 为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。本系统利用传感器与单片机相结合，应用性比较强，本系统可以作为仓库温度监控系统，如果稍微改装可以做热水器温度调节系统、实验室温度监控系统，以及构成智能电饭煲等等。课题主要任务是完成环境温度监测，利用单片机实现温度监测并通过报警信号提示温度异常。本设计具有操作方便，控制灵活等优点。 本设计系统包括单片机，温度采集模块，显示模块，按键控制模块，报警和指示模块五个部分。文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。整个系统的核心是进行温度监控，完成了课题所有要求。 二、实验目的和要求 2.1学习DS18B20温度传感芯片的结构和工作原理。 2.2掌握LED数码管显示的原理及编程方法。 2.3掌握独立式键盘的原理及使用方法。 2.4掌握51系列单片机数据采集及处理的方法。 三、方案设计
《单片机原理与应用》课程设计题目 1．基于单片机的电子秒表 本设计以MCS-51系列单片机为核心，采用常用电子器件设计，一个电源开关，两个按键，三位数码管显示，打开电源开关后显示8，每秒循环左移一位，即□□8—>□8□—>8□□—>□□8—>…，按A键开始计时，实时显示所经历的时间，按B键停止计时并显示从开始到当前时刻的时间，要求精确到0.1秒，量程为0～99.9秒。 要求按键输入采用中断方式，按键A接INT0，按键B接INT1。 2．智能电动百叶窗 本设计以MCS-51系列单片机为核心，采用常用电子器件设计，一个电源开关，用一台直流电机控制百叶窗叶片的旋转（正转/反转），用一个光敏电阻传感器测量室内光强度，并用两位数码管显示测量结果，设置三个按键：手动/自动切换、手动正转和手动反转，用一个发光二极管显示手动/自动状态，自动状态时二极管亮。 设置两个极限位置保护行程开关，用于保护百叶窗叶片：当正转到极限位置压下行程开关时，电机停止正转，但还可以反转；当反转到极限位置压下行程开关时，电机停止反转，但还可以正转。 按键输入采用中断方式，按键中断请求信号接INT0. 单片机根据设定光强S1和S2（S2 > S1）和实测光强P控制电机M的动作：当P<=S1时，控制M正转以增加进光量； 当P>S2时，控制M反转以减少进光量； 当S1 基于51单片机简易电子琴 1 课题背景 单片微型计算机室大规模集成电路技术发展的产物，属于第四代电子计算机它具有高性能、高速度、体积小、价格低廉、稳定可靠、应用广泛的特点。他的应用必定导致传统的控制技术从根本上发生变革。因此，单片机的开发应用已成为高科技和工程领域的一项重大课题。 电子琴是现代电子科技与音乐结合的产物，是一种新型的键盘乐器。它在现代音乐扮演重要的角色，单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，它已经溶入现代人们的生活中，成为不可替代的一部分。本文的主要内容是用AT89S52单片机为核心控制元件，设计一个电子琴。以单片机作为主控核心，与键盘扬声器等模块组成核心主控制模块，在主控模块上设有8个按键，和一个复位按键。 主要对使用单片机设计简易电子琴进行了分析，并介绍了基于单片机电子琴硬件的组成。利用单片机产生不同频率来获得我们要求的音阶，最终可随意弹奏要表达的音符。并且分别从原理图，主要芯片，个模块原理及各莫奎的程序的调试来详细阐述。 一首音乐是许多不同的音阶组成的，而每个音阶对应着不同的频率，这样我们就可以利用不同的频率的组合，构成我们想演奏的那首曲目。当然对于单片机来产生不同的频率非常方便，我们可以利用单片机的定时/计数器T0来产生这样的方波频率信号，因此，我们只要把一首歌曲的音阶对应频率关系编写正确就可以达到我们想要的曲目。 2 任务要求与总体设计方案 2.1 设计任务与要求 利用所给键盘的1，2，3，4，5，6，7，8八个键，能够发出7个不同的音调，而且有一个按键可以自动播放歌曲，要求按键按下时发声，松开延时一小段时间，中间再按别的键则发另外一音调的声音，当系统扫描到键盘按下，则快速检测出是哪一个按键被按下，然后单片机的定时器启动，发出一定频率的脉冲，该频率的脉冲经喇叭驱动电路放大滤波后，就会发出相应的音调。如果在前一个按下的键发声的同时有另一个按键被按下，则启动中断系统。前面的发音停止，转到后按的键的发音程序。发出后按的键的音调。 2.2 设计方案 2.2.1 播放模块 播放模块是由喇叭构成，它几乎不存在噪声，音响效果较好，而且由于所需驱动功率较小，且价格低廉，所以，被广泛应用。 2.2.2 按键控制模块 单片机课程设计 一、需求分析： 超声波测距器，可以应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控，也可用于如液位、井深、管道长度的测量等场合。要求测量围在１m，测量精度1cm，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。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，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。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，因此在移动机器人的研制上也得到了广泛的应用。 本文旨在设计一种能对中近距离障碍物进行实时测量的测距装置，它能对障碍物进行适时、适量的测量，起到智能操作，实时监控的作用。 关键词单片机AT82S51 超声波传感器测量距离 二、硬件设计方案 设计思路 超声波传感器及其测距原理 超声波是指频率高于20KHz的机械波。为了以超声波作为检测手段，必须产生超生波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声波换能器或超声波探头。超声波传感器有发送器和接收器，但一个超声波传感器也可具有发送和接收声波的双重作用。超声波传感器是利用压电效应的原理将电能和超声波相互转化，即在发射超声波的时候，将电能转换，发射超声波；而在收到回波的时候，则将超声振动转换成电信号。 超声波测距的原理一般采用渡越时间法TOF（time of flight）。首先测出超声波从发射到遇到障碍物返回所经历的时间，再乘以超声波的速度就得到二倍的声源与障碍物之间的距离 测量距离的方法有很多种，短距离的可以用尺，远距离的有激光测距等，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340米/秒，由单片机负责计时，单片机使用12.0M晶振，所以此系统的测量精度理论上可以达到毫米级。 由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播距离远，因而超声波可以用于距离的测量。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到要求。 超声波发生器可以分为两类：一类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波。本课题属于近距离测量，可以采用常用的压电式超声波换能器来实现。 根据设计要求并综合各方面因素，可以采用AT89S51单片机作为主控制器，用动态扫描法实现LED数字显示，超声波驱动信号用单片机的定时器完成，超声波测距器的系统框图如下图所示： 超声波测距器系统设计框图 主要由单片机系统及显示电路、超声波发射电路和超声波检测接收电路三部分组成。采用AT89S51来实现对CX20106A红外接收芯片和TCT40-10系列超声波转换模块的控制。单片机通过P1.0引脚经反相器来控制超声波的发送，然后单片机不停的检测INT0引脚，当INT0引脚的电平由高电平变为低电平时就认为超声波已经返回。计数器所计的数据就是超声波所经历的时间，通过换算就可以得到传感器与障碍物之间的距离。 单片机课程设计题目 1 基于单片机的数字电压表设计 2 基于单片机的智能电压表设计(温度检测器) 3 基于单片机的智能船模设计 4 基于单片机的电梯控制模型设计 5 基于单片机的水位控制系统设计（STC89—51型） 6 基于单片机的多路数据采集系统设计 7 基于单片机的8路抢答器设计 9 基于单片机的数字温度计设计 10 基于单片机的智能小车设计 11 基于单片机的数字温度计设计 12 基于单片机的遥控器设计 13 基于单片机的串行通信发射机设计 14 基于单片机的简易智能电动车设计 15 基于单片机的太阳能热水器控制器设计 16 基于单片机的太阳能热水器控制器设计 17 MCS-51单片机温度控制系统的设计 18 直流电动机的转速检测与脉宽调速 19 基于单片机的智能机器人的设计 20 基于单片机的简易无线竞赛系统的设计 21 基于单片机的车辆闯红灯监控系统设计（89C51） 22 基于单片机控制的井下瓦斯监控系统设计 23 基于单片机的煤气泄漏检测报警装置设计 24 基于单片机的井式渗碳炉控制系统设计 25 基于单片机的蔬菜大棚温湿度智能控制系统设计 26 基于单片机的电子钟设计 27 基于单片机的电力线载波节电群控设计 28 基于单片机的液位控制器设计 29 基于单片机的串行通信发射机设计 30 基于单片机的智能八路抢答器设计 32 基于单片机的水位监控器设计(STC12C2052AD) 32 基于单片机的点阵电子显示屏设计 33 基于单片机的智能温度控制系统设计 34 基于单片机的智能时钟控制器设计 35 基于单片机的智能温控系统设计 36 基于单片机的智能寻迹避障小车设计 37 基于单片机的家用太阳能热水器控制器设计 38 基于单片机的新型抢答计分器设计 39 基于单片机的热敏电阻测温系统设计 40 基于单片机的林火监测系统-飞艇姿态控制系统设计 41 基于单片机的人性化时钟控制器设计 42 基于单片机的智能型电话远程遥控器设计 43 基于单片机的远程通讯控制器设计 45 基于单片机的智能水位控制器设计 46 基于单片机的水位控制系统设计 47 基于单片机的智能电动小车设计 48 基于单片机的数码电子时钟设计 49 -基于单片机的数控直流电源设计 50 基于单片机的交通灯控制器设计 51 基于单片机的数字温度计设计(STC89C51) 52 基于单片机的智能小车设计 53 基于单片机的温度控制器设计 54 基于单片机的串行通信发射机设计(版本3) 55 基于单片机的温度控制系统设计(版本1) 56 基于单片机的交通灯控制系统设计 D58-基于单片机的电子万年历设计 D59-基于单片机的水位控制器设计 D60-基于单片机的水位控制系统设计（版本2） 目录 前言 (2) 第1章基于51单片机的电子琴设计 (3) 1.1 电子琴的设计要求 (3) 1.2 电子琴设计所用设备及软件 (3) 1.3 总体设计方案 (3) 第2章系统硬件设计 (5) 2.1 琴键控制电路 (5) 2.2 音频功放电路 (6) 2.3 时钟-复位电路 (6) 2.4 LED显示电路 (6) 2.5 整体电路 (6) 第3章电子琴系统软件设计 (7) 3.1 系统硬件接口定义 (7) 3.2 主函数 (8) 3.2.1 主函数程序 (8) 3.3 按键扫描及LED显示函数 (9) 3.3.1 键盘去抖及LED显示子程序 (10) 3.4 中断函数 (11) 3.4.1 中断程序 (12) 第4章电子琴和调试 (12) 4.1 调试工具 (12) 4.2 调试结果 (13) 4.3 电子琴设计中的问题及解决方法 (14) 第5章电子琴设计总结 (15) 参考文献 (16) 附录 (17) 前言 音乐教育是学校美育的主要途径和最重要内容，它在陶冶情操、提高素养、开发智力，特别是在培养学生创新精神和实践能力方面发挥着独特的作用。近年来，我国音乐教育在理论与实践上都取得了有目共睹的成绩，探索并形成了具有中国特色的、较为完整的音乐教育教学体系。但我国音乐教育的改革力度离素质教育发展的要求还存在一定距离。如今，电子琴作为电子时代的新产物以其独特的功能和巨大的兼容性被人们广泛的接受和推崇。而在课堂教学方面，它拥有其它乐器无法比拟的两个瞬间：瞬间多元素思维的特殊的弹奏方法；瞬间多声部(包括多音色)展示的乐队音响效果的特点。结合电子琴自身强大的功能及独特的优点来进行音乐教育的实施，这样就应该大力推广电子琴进入音乐教室，让电子琴教学在音乐教育中发挥巨大的作用。现代乐器中，电子琴是高新科技在音乐领域的一个代表，体现了人类电子技术和艺术的完美结合。电子琴自动伴奏的稳定性、准确性，以及鲜明的强弱规律、随人设置的速度要求，都更便于人们由易到难、深入浅出的准确掌握歌曲节奏和乐曲风格，对其节奏的稳定性和准确性训练能起到非常大的作用。电子琴所包含的巨量的音乐信息和强大的音乐表现力可以帮助音乐教学更好地贯彻和落实素质教育，更有效地提高人们的音乐素质和能力。目前，市场上的电子琴可谓琳琅满目，功能也是越来越完备。以单片机作为主控核心，设计并制作的电子琴系统运行稳定，其优点是硬件电路简单、软件功能完善、控制系统可靠、性价比较高等，具有一定的实用与参考价值。这就为电子琴的普及提供了方便。 二、电子琴设计要求本设计主要是用AT89C51单片机为核心控制元件，设计一台电子琴。以单片机作为主控核心，与键盘、扬声器等模块组成核心主控制模块，在主控模块上设有7个按键和1个复位按键。本系统主要是完成2大功能：音乐自动播放、电子琴弹奏。关于声音的处理，使用单片机C语言，利用定时器来控制频率，而每个音符的符号只是存在自定义的表中。 题目：超声波测距仪的设计 超声波测距仪的设计 一、设计目的： 以51单片机为主控制器，利用超声波模块HC-SR04，设计出一套可在数码管上实时显示障碍物距离的超声波测距仪。 通过该设计的制作，更为深入的了解51的工作原理，特别是51的中断系统及定时器/计数器的应用；掌握数码管动态扫描显示的方法和超声波传感器测距的原理及方法，学会搭建51的最小系统及一些简单外围电路(LED显示电路)。从中提高电路的实际设计、焊接、检错、排错能力，并学会仿真及软件调试的基本方法。 二、设计要求： 设计一个超声波测距仪。要求： 1.能在数码管上实时显示障碍物的实际距离； 2.所测距离大于2cm小于300cm，精度2mm。 三、设计器材： STC89C52RC单片机 HC-SR04超声波模块 SM410561D3B四位的共阳数码管 9014三极管（4） 按键（1） 电容（30PF2，10UF1） 排阻（10K），万用板，电烙铁，万用表，5V直流稳压电源，镊子，钳子， 导线及焊锡若干，电阻（200欧5）。 四、设计原理及设计方案： （一）超声波测距原理 超声测距仪是根据超声波遇到障碍物反射回来的特性进行测量的。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即中断停止计时。通过不断检测产生波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射超声波和接收到回波的时间差T，然后求出距离L。基本的测距公式为：L=(△t/2)*C 式中 L——要测的距离 T——发射波和反射波之间的时间间隔 C——超声波在空气中的声速，常温下取为344m/s 声速确定后，只要测出超声波往返的时间，即可求得L。 根据本次设计所要求的测量距离的围及测量精度，我们选用的是HC-SR04超声波测距模块。(如下图所示)。此模块已将发射电路和接收电路集成好了，硬件上不必再自行设计繁复的发射及接收电路，软件上也无需再通过定时器产生40Khz的方波引起压电陶瓷共振从而产生超声波。在使用时，只要在控制端‘Trig’发一个大于15us宽度的高电平,就可以在接收端‘Echo’等待高电平输出。单片机一旦检测到有输出就打开定时器开始计时。 当此口变为低电平时就停止计时并读出定时器的值，此值就为此次测距的时间，再根据传播速度方可算出障碍物的距离。 （二）超声波测距模块HC-SR04简要介绍 HC-SR04超声波测距模块的主要技术参数使用方法如下所述： 1. 主要技术参数： ①使用电压：DC5V ②静态电流：小于2mA ③电平输出：高5V 1.电子秒表设计：设计一个4位LED数码显示“秒表”，显示时间为00.00~99.99秒，每0.01 秒自动加一。另设计一个“开始”按键和一个“复位”按键。（2人） 2.简易4位（0—9999）计算器（+、-、*、/、四种运算）设计：设计一个能实现0-9整数 加法运算的计算器，利用LCD显示。键盘包括0-9及“+、-、*、/”和“=”及“清除” 16个按键。（除法应保留足够的的小数，满足共4位的显示）要有错误显示Err。（2人） 3.频率数显表：设计一个能实现对脉冲频率测量显示的电路。输入频率范围（0-10k），显 示为xxx.xx，用两个指示灯指示显示数字的单位，Hz和KHz两档，根据输入频率自动切换显示档。（脉冲信号是由外部信号发生器提供）（2人） 4.信号灯控制系统：南北线有红黄绿三只信号灯，东西线有红黄绿三只信号灯。 要求：（闪烁3次，每次亮灭时间各1s）时序要求如下（原始状态） 设计一个递增键和一个递减键，用于调节功能键选定的方向的绿灯时间，时间范围（10s-50s），每次以0.5S为增量。（2人） 5.简易电子时钟：用4位LED数码管分别显示小时数分钟和秒数，两个按键,一个为功能 键，用于切换显示界面（两个显示界面，一个是小时分钟，一个是秒数）长按此键3S 进入当前界面的参数修改界面。另一个按键用于参数修改（参数递增或递减），长按此键3s退参数修改，时间要求用单片机自带的定时器得到。（2人） 6.智能电子钟（LCD显示）：以A T89C51单片机为核心，制作一个LCD显示的智能电子 钟：(1) 计时：秒、分、时、天、周、月、年。(2) 闰年自动判别。(3) 五路定时输出，可任意关断（最大可到16路）。(4) 时间、月、日交替显示。(5) 自定任意时刻自动开/关屏。(6) 计时精度：误差≤1秒/月（具有微调设置）。(7) 键盘采用动态扫描方式查询。所有的查询、设置功能均由功能键K1、K2完成。采用时钟芯片DS1302进行制作 7.多路报警器设计。用AT89C51单片机设计报警系统，用16个开关模拟报警点，当有 开关闭合时，用P1.0产生方波信号驱动蜂鸣器作为报警信号，同时用2位数码管显示报警点（即是第几个开关）。（2人） 8.简易数字电压表设计。利用单片机AT89S51与AD设计一个数字电压表，能够测量0－ 36V之间的直流电压值，用LCE显示（根据测量精度，自定显示的位数）。（2人） 9.波形发生器。三种信号：正弦波、方波、三角波。利用DA转换器设计一波形发生器， TIME0_DOWN EQU F0 ;将F0设置为定时器0定时到标志 FINISH_ID EQU 30H ;学号发送标志 KEY_FLAG BIT 00H ;有键按下标志 KEY_LONG BIT 01H ;键长按 KEY_D EQU 31H ;键值存放地址 ADC0809_AD EQU 8000H ;设置ADC0809地址 DAC0832_AD EQU 0000H ;设置DAC0832地址 ADC_FLAG BIT 02H ;设置ADC0809读数据标志 ADC_DATE EQU 32H ;设置ADC0809数据地址 ADC_0 EQU 33H ;ADC0809转化为BCD码后个位存放地址 ADC_1 EQU 34H ;十分位存放地址 ADC_2 EQU 35H ;百分位存放地址 ADC_3 EQU 36H ;千分位存放地址 ORG 0000H ;程序开始，跳转至主程序 0000 020030 LJMP MAIN ORG 0003H ;外部中断0入口0003 020141 LJMP INT0_IN ORG 000BH ;设置定时器0中断入口地址 000B 020132 LJMP TIME0 ORG 0013H ;外部中断1入口0013 020151 LJMP INT1_IN ORG 0030H ;主程序开始地址 0030 758169 MAIN: MOV SP,#69H ;初始化堆栈指针 0033 C292 CLR P1.2 ;显示器清零 0035 D292 SETB P1.2 0037 753000 MOV FINISH_ID,#0 ;将标志位清零 003A C2D5 C LR TIME0_DOWN 003C C200 CLR KEY_FLAG 003E C201 CLR KEY_LONG 0040 753100 MOV KEY_D,#0 0043 C202 CLR ADC_FLAG 0045 753200 MOV ADC_DATE,#0 0048 753300 MOV ADC_0,#0 004B 753400 MOV ADC_1,#0 004E 753500 MOV ADC_2,#0 0051 753600 MOV ADC_3,#0 0054 C291 CLR P1.1 ;初始化键盘，行线置零，有键按下触发中断 0056 C293 CLR P1.3 1 电源提供方案 为使模块稳定工作，须有可靠电源。因此考虑了两种电源方案：方案一：采用独立的稳压电源。此方案的优点是稳定可靠，且有各种成熟电路可供选用；缺点是各模块都采用独立电源，会使系统复杂，且可能影响电路电平。 方案二：采用单片机控制模块提供电源。改方案的优点是系统简明扼要，节约成本；缺点是输出功率不高。综上所述，选择方案二。 2 显示界面方案 该系统要求完成倒计时功能。基于上述原因，我考虑了二种方案：方案一：采用数码管显示。这种方案只显示有限的符号和数码字符，简单，方便。方案二：采用点阵式LED 显示。这种方案虽然功能强大，并可方便的显示各种英文字符，汉字，图形等，但实现复杂，成本较高。 综上所述，选择方案一。 3 输入方案： 设计要求系统能调节灯亮时间，并可处理紧急情况，我研究了两种方案：方案一：采用8155扩展I/O 口及键盘，显示等。 该方案的优点是：使用灵活可编程，并且有RAM,及计数器。若用该方案，可提供较多I/O 口,但操作起来稍显复杂。 方案二：直接在I/O口线上接上按键开关。 由于该系统对于交通灯及数码管的控制，只用单片机本身的I/O 口就可实现，且本身的计数器及RAM已经够用。 综上所述，选择方案二。 3.1单片机交通控制系统的通行方案设计 设在十字路口，分为东西向和南北向，在任一时刻只有一个方向通行，另一方向禁行，持续一定时间，经过短暂的过渡时间，将通行禁行方向对换。其具体状态如下图所示。说明：黑色表示亮，白色表示灭。交通状态从状态1开始变换，直至状态6然后循环至状态1，周而复始，即如图2.1所示： 图1 交通状态 本系统采用MSC-51系列单片机AT89C51作为中心器件来设计交通灯控制器。实现以下功能： 自动化技术综合实训报告 实训题目： 院 专 班 姓 学 指导教师： 实训地点： 开课时间： 序号 评价内容 分数 序 号 评价内容 分数 1 出勤（10 分） 3 实训任务完成情况（50 分） 2 课题难度分值（10 分） 4 实训总结报告（30 分） 实训总成绩： 94 分 学生姓名： 魏*星 实训评分 指导教师评语： 指导教师（签名）： 年 月 目录 第 1章绪论 1.1实训的目和要求 1.2实训课题设计功能描述……………………………………………………… 1.3应解决的问题………………………………………………………………第 2章整体设计方案 2.1设计原理 2.2整体系统设计………………………………………………………………第 3章硬件电路设计 3.1电路原理图 3.2元件清单…………………………………………………………………… 3.3重要电路介绍 3.3.1复位与晶振电路…………………………………………………… 3.3.2超声波发射电路…………………………………………………… 3.3.3超声波接收检测电路……………………………………………… 3.3.4显示电路 第 4章软件设计 4.1系统软件设计 4.2程序流程图 4.3程序设计与调试 第 5章制板焊接调试 5.1仿真结果与 PCB图 5.2焊制电路板、实物运行调试 5.3误差分析与校正讨论 总结与体会 谢词 参考文献 附录 第1章绪论 1.1实训的目的和要求 生产实训是自动化专业本科生在校期间必须进行的主要实践环节之一，是培养学生工程实践能力、提高学生工程素质的一个重要组成部分。作为一名工科学生，将来从事自动化及相关工作，为了让我们能尽早的认识社会实践，了解工业生产，提高自己的动手意识，强化个人素质，增强理论联系实际的观念，学校给我们安排了为期两周的专业实训，让我们学到的理论知识和实践联系到一起，为我们以后的走向社会打下一个坚实的基础。 这次实训的主要目的是让大家进一步了解 AT89 系列单片机的引脚、功能，晶振电路、显示电路和信号输入输出电路的设计，熟悉使用 keil 软件和用汇编语言编程完成各种处理和控制，同时学习使用软件对电路进行设计，对项目进行仿真、调试，以及 PCB 板的制作等，最主要的是了解一个小型项目的研发过程，从项目的提出到项目实现需要怎样一步步来完成，项目完成事应该大概掌握以上要求。 1.2实训课题设计功能描述 我们小组选择的课题是基于 AT89C51 单片机的超声波测距仪设计。 由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播距离较远，因而超声波被广泛用于距离的测量。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，测量时与被测物体无直接接触的特点，使得其具有很大的使用价值。 我们最熟悉的超声波测距的应用是声纳系统，是超声波测距在军事上的终极使用，研制具有更高定位精度的被动测距声纳，以满足水中武器实施全隐蔽攻击的需要；实现超远程的被动探测和识别；研制更适合于浅海工作的潜艇声纳，特别是解决浅海水中目标识别问题；大力降低潜艇自噪声，改善潜艇声纳的工作环境。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。随着测距仪的技术进步，测距仪将从具有单纯判断功能发展到具有学习功能，最终发展到具有创造力。 除了军事，日常生活和工业上也广泛应用，如：倒车雷达，建筑施工工地以及一些工业现场在液位测量、井深测量、管道长度测量等场合的使用。 1.3设计研究的要求及主要内容应解决的问题 本项目需要通过学习和查阅资料，了解和掌握如下知识： 1. +5V电源原理及设计 2.单片机复位电路工作原理及设计 3.单片机晶振电路工作原理及设计 4.七段 LED显示原理及设计 5.超声波传感器的应用及设计 6.电路的接线 7.AAT89C51单片机的引脚 8.单片机汇编语言及设计 题目1 电子时钟（LCD显示） 设计要求 以AT89C51单片机为核心的时钟，在LCD显示器上显示当前的时间： ●使用字符型LCD显示器显示当前时间。 ●显示格式为“时时：分分：秒秒”。 ●用4个功能键操作来设置当前时间，4个功能键接在P1.0～P1.3引 脚上。 功能键K1～K4功能如下。 ●K1—进入设置现在的时间。 ●K2—设置小时。 ●K3—设置分钟。 ●K4—确认完成设置。 程序执行后工作指示灯LED闪动，表示程序开始执行，LCD显示“00：00：00”，然后开始计时。 题目2 基于数字温度传感器的数字温度计 设计要求 利用数字温度传感器DS18B20与单片机结合来测量温度。利用数字温度传感器DS18B20测量温度信号，计算后在LED数码管上显示相应的温度值。其温度测量范围为?55℃～125℃，精确到0.5℃。所测量的温度采用数字显示，控制器使用单片机AT89C51，测温传感器使用DS18B20，用3位共阳极LED数码管以串口传送数据，实现温度显示。 题目3 十字路口交通灯控制 设计要求 设计一个十字路口交通灯控制器。用单片机控制LED模拟交通灯。东西 向通行时间为80s，南北向通行时间为60s，缓冲时间为3s。 本项目为典型的LED显示和中断定时电路。利用定时器T0产生每10ms 一次的中断，每100次中断为1s。对两个方向分别显示红、绿、黄灯，并显示相应的剩余时间。值得注意的是，A方向红灯时间=B方向绿灯时间+黄灯缓冲时间。 题目4 节日彩灯控制器的设计 设计要求 以单片机为核心，设计一个LED显示的节日彩灯控制器，P1.2～P1.5引脚上接有4个按键，4个按键的各自的功能如下： ●P1.2—开始键，按此键则灯开始流动（由上而下）。 ●P1.3—停止键，按此键则停止流动，所有灯为暗。 ●P1.4—上，按此键则灯由上向下流动。 ●P1.5—下，按此键则灯由下向上流动。 本题目本质上是由按键控制功能的流水灯，LED工作的方式通过键盘的扫描实现。其中的LED采取共阳极接法，通过依次向连接LED的Ｉ/Ｏ口送出低电平，即可实现所要求的功能。 题目5 数字音乐盒的设计 设计要求 以单片机为核心，设计一个数字音乐盒： 利用I/O口产生一定频率的方波，驱动蜂鸣器，发出不同的音调，从而演奏乐曲（最少3首乐曲，每首不少于30s）。采用LCD显示信息。开机时有英文欢迎提示字符，播放时显示歌曲序号（或名称）。可通过功能键选择乐曲、暂停、播放。 题目6 单片机控制步进电机 设计要求 单片机课程设计 课题：基于51单片机的交通灯设计 专业：机械设计制造及其自动化 学号： 指导教师：邵添 设计日期：2017/12/18 成绩： 大学城市科技学院电气学院 基于51单片机数字温度计设计报告 一、设计目的作用 本设计是一款简单实用的小型数字温度计，所采用的主要元件有传感器DS18B20，单片机AT89C52，，四位共阴极数码管一个，电容电阻若干。DS18B20支持“一线总线”接口，测量温度围-55°C~+125°C。在-10~+85°C围,精度为±0.5°C。18B20的精度较差，为±2°C 。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。 本次数字温度计的设计共分为五部分，主控制器，LED显示部分，传感器部分，复位部分，按键设置部分，时钟电路。主控制器即单片机部分，用于存储程序和控制电路；LED显示部分是指四位共阴极数码管，用来显示温度；传感器部分，即温度传感器，用来采集温度，进行温度转换；复位部分，即复位电路，按键部分用来设置上下限报警温度。测量的总过程是，传感器采集到外部环境的温度，并进行转换后传到单片机，经过单片机处理判断后将温度传递到数码管显示。 二、设计要求 （1）．利用DS18B20传感器实时检测温度并显示。 （2）．利用数码管实时显示温度。 （3）．当温度超过或者低于设定值时蜂鸣器报警，LED闪烁指示。 （4）.能够手动设置上限和下限报警温度。 三、设计的具体实现 1、系统概述 方案一：由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。 方案设计框图如下：基于51单片机简易电子琴的课程设计
单片机应用_超声波测距器
单片机课程设计题目..(DOC)
基于51单片机的电子琴设计课程设计
超声波测距仪的设计说明
单片机课程设计题目
51单片机课程设计源程序
51单片机红绿灯课程设计
基于51单片机的超声波测距仪设计
单片机课程设计题目11级1
基于51单片机课程设计报告
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