基于单片机的红外测距设计.docx

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1、摘要IAbstractII引言11控制系统设计31.1 主控制器选择31.2 项目总体设计32项目硬件设计52.1 单片机控制模块52.2 测距模块设计92.3 液晶显示模块102.4 报警模块113项目软件设计123.1 软件开发环境123.2 系统主程序设计133.3 1CD显示程序设计144系统调试164.1 系统硬件测试164.2 系统软件测试16结论18参考文献19附录1源程序清单21附录2总体接线图29致谢错误!未定义书签。红外测距系统是一种无线测量系统，用于测量任务中的设备，它是提高工厂测量效率的必要设备之一。为了满足测量近距离且高精度的需求，本文设计了一款操作简单、可靠性高、可

2、以保证完成测量的红外测距系统。本设计主要采用单片机作为系统处理器，并将红外传感器、液晶显示模块、蜂鸣器模块结合起来，完成红外测距功能。系统可以随时进行测量，可以把测量到的距离数值在液晶屏上显示出来。该系统的测量距离一般在几十厘米之内，超出极限测量范围则会发生报警。硬件设计介绍了实现红外测距的一般想法，并制作了红外电路原理图,说明了工作原理，报警模块，液晶显示模块，STC89C51单片机的红外测距传感器的引脚分布。软件设计描述了整个程序流的设计和每个程序的功能。最后，总结了整体设计，证明了红外测距的可能性。然后，可以逐步形成设计，改进软件和硬件开发平台，进一步扩展和开发。关键词：红外测距；STC

3、89C51单片机；液晶显示AbstractAninfraredrangingsystemisakindofwire1essmeasurementsystemwhichisusedtomeasureequipmentinatask.Itisoneofthenecessaryequipmenttoimprovethemeasurementefficiencyofthefactory.Wehavedesignedaninfraredrangingsystemwithsimp1eoperation,highre1iabi1ityandabi1itytocomp1etemeasurementstomee

4、tc1oseandhighaccuracyrequirements.Inthisdesign,asing1echipmicrocomputerisusedasasystemprocessor,andaninfraredraysensor,a1iquidcrysta1disp1aymodu1eandabuzzermodu1earecombinedtocomp1eteaninfraredrangingfunction.Thesystemcanbemeasuredatanytime,andthemeasureddistancecanbedisp1ayedonthe1CDscreen.Themeasu

5、rementdistanceofthesystemisgenera11ywithinsevera1tensofcentimetersandana1armoccurswhenthemeasurementrangeexceedsthe1imit.Inthehardwaredesign,thegenera1ideaofinfraredrangingisintroduced,andinfraredcircuitdiagramwhichexp1ainstheoperationprincip1e,a1armmodu1e,A/Dconversionmodu1e,1iquidcrysta1disp1aymod

6、u1e,andpindistributionofSTC89C51microcontro11erinfrareddistancesensorismade.Thesoftwaredesigndescribesthedesignofthewho1eprogramf1owandthefunctionsofeachprogram.Fina11y,thewho1edesignwassummarized,andthepossibi1ityofinfraredrangingwasproven.And,thedesignevo1ves,andthesoftwareandhardwaredeve1opmentp1

7、atformcanbeimproved,deve1opedanddeve1oped.Keywords:Infrareddistance；STC89C51microcontro11er；1CD引言单片机在我们的生活中占有非常重要的地位，它的发展速度非常快，因为单片机具有可靠性，低电压和低功耗的明显优势，人们愿意大范围的推广。它在日常消费类产品、玩具、工业控制系统、智能设备和通信系统等范围中有许多应用。因此，基于单片机的红外测距系统具有很大的研发价值。通过红外测距相比于通过尺度测距等测距方式有很大的优势，因为红外测距更方便快捷，它对测量效率具有决定性影响。回想这几年，我国对于无线测量在技术上的庞大

8、需求，国家也希望有越来越多的新技术和新产品走入无线测量这个领域，然而红外测距扩展了该领域的领土，并朝着更高的智能迈进。有些工业测量任务中，由于没有高效率的完成测量，导致测量任务没有及时完成，造成时间的浪费和生产上的损失。红外测距系统是一种用于近距离、高准度的无线测量设备，它是提高测量效率的必要设备之一。如今是智能化的时代，利用红外测距系统可以极大的提高测距的效率和精度，同时也降低了人工的成本。红外测距设备是当前工业自动化测距的主流产品，在自动化技术的推动下，红外测距在国内无线测量的核心领域占有一定的地位，无论是性能的体现还是产品的形态方面都具有一定的优势。在信息化、智能、开放的时代，我国红外线

9、的开发和应用促进了产业自动化的发展，形成了产业动向。从可靠性和安全性的角度来看，红外测距仪在可靠的干扰防控能力的实例中得到强调，并且可以保证在任何环境下的测量。在商业市场的需求中，红外测距仪有着巨大的投资机会，也面临着各种各样的产业。近年来，红外测距仪不仅可以简单操作，而且具有小尺寸，高精度，轻量，性能稳定，因此在我国对这种产品的需求很大。而且随着无线测距技术在不断的发展，逐渐的应用到工业设备上。红外测距系统是一套自动化的无线测距系统，此类设备可以更高效快捷准确的进行距离上的无线测量。在设计、制造和使用设备时，要便于使用单位，维护人员的便捷可靠性以及设备运行的稳定性。同时，也要符合市场发展和用

10、户的需求以及未来拓展功能，系统的通用性和可扩展性也非常重要。据统计，工厂里的员工们每天要完成很多的由工厂委派的测量任务，并要将这些任务精确、高效、准时完成交工。一名工厂员工每天需要完成的测量任务数量可达几十到几百个。由此可见，红外测距系统将会成为工业测量成本、节省时间、创新并提升员工测量效率的重点之一。目前来看，红外测距系统在建材、机械、电力、轻工等基础的工业领域都可以有广泛的应用。一个正确的测量方法对于工厂员工去高效地完成任务来说一般有很大影响，基于单片机的红外测距仪能快速完成测量任务主要体现在该设备利用红外线进行测距，这种无线测量相比于员工的手动尺度测量要便捷，而且红外线在测距的途中不会因

11、为受到环境的影响而出现误差，反观尺度测量就非常容易遭受环境因素的影响而无法完成测量任务。如果测量的距离出现错误，那么不仅给工厂员工自身带来麻烦，而且可能会导致某个器件的出产以及整个生产的进度，甚至进而损害工厂的利益。因此，为了便于测量任务的高效完成，特别是保证测距的便捷准确，在进行测量任务的时候一定要使用红外测距仪进行测距，记录距离的时候必须要精准，这也是生产中的一项重要技术指标。因此，本文设计的是一款红外测距系统，采取单片机作为主控制器，该系统简化了外围设计，使操作更加流畅。本篇文章共分为四个章节，具体的介绍了这种基于单片机的红外测距系统：第一章介绍了主控制器的选择，以及项目的总体设计分成的

12、几个模块,做出了系统的结构框图。第二章介绍了红外测距系统的硬件设计，包括部分硬件型号的选择；各个模块工作原理以及电路原理图。第三章介绍了系统软件设计，描述了系统开发环境和流程图以及显示程序流程图。第四章介绍了系统的调试部分，分别为电路焊接、硬件调试以及软件调试。1控制系统设计1.1 主控制器选择基于单片机的红外测距系统设计需要通过一个主控制器来实现，通过查找资料和学习，提出了两种可供选择的主控制器，分别为单片机控制和DSP控制，具体方案如下：方案一：采用DSP作为主控制器，DSP即数字信号处理器，是一种研究用数字对信号进行分析，转换，滤波，检测，调制，解调和高速算法的元件。数字处理器是用来保证

13、各模块之间的通信，主要包括开机引导、信号读取和液晶屏初始化，以及液晶屏显示数字编解码芯片的运行状态。音频数字信号存储在闪存中。方案二：系统可以使用单片机作为主控制器，单片机是一种虽然小但很完整的芯片，应用在集成电路中，也可以称之为微型计算机系统。芯片中包含随机储存器RAM、中央处理器处理器、只读存储器ROM、中断、定时器以及若干个I/O口等模块。有些芯片中还包括脉宽调节模块、驱动模块、多路模拟转换等电路。单片机大量运用在工业环境中。采用单片机作为本设计的控制部分，系统主要由单片机、红外传感器、蜂鸣器及液晶显示器构成。红外传感器接收到信号后，模数转换器将好的数字信号转换到单片机上，再由单片机进行

14、数字信号处理，最后由软件计算出数据发送到1CD。综上,与单片机相比，DSP主要是针对一些应用程序需要更高的计算能力,DSP的运行速度很快，但其控制算法相对复杂。而单片机的系统的控制方法相对简单，且可靠性高、价格较低、功耗低，不过单片机相比DSP功能比较简单，但是完全满足本设计需求，同时单片机来实现红外测距有着非常大的研究价值。因此本设计选用单片机作为主控制器。1.2 项目总体设计本设计基于单片机的红外测距系统设计由：STC89C5K红外传感器、1CD1602液晶显示器以及报警装置组成。按下红外测距系统的启动按键，可以进行预测值的设置，接着红外传感器进行测距，信号通过单片机处理转变为数据，将数据

15、显示在1CD1602液晶显示器上，构成完整的红外测距系统。由如下模块组成：(1)测距模块：红外传感器，发射并接收被反射的红外线进行测距，将所测得的模拟信号信息传入单片机中。(2)最小系统模块：STC89C51单片机作为系统的主控制器，接收红外传感器所传递的的模拟信号信息也经过处理后再传递到液晶显示模块上。(3)报警模块：有源蜂鸣器，如若测距范围超出装置的预设测量范围，则蜂鸣器发生报警。(4)液晶显示模块：1CD1602液晶显示屏，接收单片机所处理好的数字信号信息，显示最终测得的数据值。系统总体结构图如图1.1所示：测距模块aSTC89C5T1CD模块，报警模块图1.1系统总体框图2项目硬件设计

16、2.1 单片机控制模块2.1.1 单片机型号选择基于单片机的红外测距系统设计，对单片机的要求较高，要选用带有4K字节EEPRe）M存储空间的单片机，其次为了保证系统更好的运行，应选用性价比高、可靠性高、低功耗的控制器，以防止器件的损坏，影响系统的运行。基于此有以下两种方案可供选择：方案一：采用STC89C51作为主控制器。STC89C51是系统中的可编程芯片。它使用8051内核，工作频率高达80MHz。该设备包含4K字节的只读程序内存,可进行擦除IOoo次,单片机指令与MCS-51完全兼容该设备。该芯片由8位通用处理器和ISP闪存单元组成。STC89C51单片机是一个时钟/机器周期的速度很快、能量消耗较低的新型单片机，它具有的开发简单、可在线编程下载、成本低的特点是