毕业论文文章修改部分--修改完成稿.doc
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1、广西科技大学鹿山学院毕业设计(论文)4.2 HC-SR04超声波测距模块在性能上的特点HC-SR04超声波测距模块作用是对2cm-400cm的非接触式距离感展开测试,因此该测试的距离结果能够达到3mm,超声波发射器、接收器以及控制电路均为该模块中的内容。该基本工作原理如下:(1) IO口TRIG作为触发测距,因此针对高电平信号中的需求要在10us中;(2) 其中属于自动传输的模块方波为8个40khz的,并且信号在不断重复测量中是不需要人为掌控;(3) 一旦存在信号返回,借助IO口ECH0传输出一个高电平,在发射与返回环节中的超声波里所消耗时间等于高电平持续时间。高电平时间乘以声速的积然后除以3
2、40M/S再除以2最有所获得的结果就是测试距离。(4) 在TRIG从0走向1后,主控制板开始运行,而大于10ms后该ECH0中依旧不存在150us所发出的0信号,因此不存在障碍。本模块性能稳定,所获得的距离测量准确,具备的特性如下:(1) 微小型,等同于两个发射,其接收头面积没有在缩小的可能性;(2) 其中没有盲区存在(10mm中形成三角形误差显著,方便能够视为0处理);(3) 发射头,接收头距离短,与被测目标构成了直线;(4) 模块中具备LED指示,观察与测试十分容易。4.3 HC-SR04的管脚排列和电气参数4.3.1 管脚简介HC-SR04的外形及管脚排列如图4.2所示。(1)VCC为5
3、V电源;(2)GND为地线;(3)TRIG触发控制信号输入;(4)ECH0回响信号输出。VCCTRIGECH0HC-SR04GND 图4.2外形及管脚排列图4.3.2 HC-SR04的电气参数 电气参数如表4.1所示:表4.1 电气参数表电气参数HC-SR04超声波模块工作电压DC 5V工作电流15mA工作频率40Hz最远射程4m最近射程2cm测量角度15度输入触发信号10us的TTL脉冲输出回响信号输出TTL电平信号,与射程成比例规格尺寸45*20*15mm4.4超声波时序图图4.3超声波时序图此图里展示了整个过程,上面的上脉冲触发信号是10us的,所以在模块内在中展开回波检测的将会有8个4
4、0kHz周期的电平。右回波新作为输出过程中的回响信号,在监测后,回响信号的脉冲宽度与测试的距离是处于正比。因此回响信号时间在发生信号中被区分开,进一步达到对距离的核算。该公式如下:uS/58=厘米或者uS/148=英寸;或:高电平时间和声速(340M/S)做乘法运算的积除以2就是距离;所以测量周期要大于60ms,防止回响信号受到发射信号的局限。5系统硬件电路设计5.1单片机最小系统5.1.1 STC89C51芯片STC89C51是此次设计中我们运用的单片机型号,作为有4k字节性能的闪烁能够编程、擦除以及读的存储器,其电压不高、性能优异的COMOS8微处理器,此器件的引脚为40,速度十分快,价格
5、合理,烧录便捷,借助串口能够实现下载,并且能够进一步展开在线编程,采取 ATMEL高密度非易失存储技术制作,与工业标准里的MCS-51指令集中的输出管脚能够同时工作。5.1.2 复位电路为了进一步肯定微机系统里电路工作是处于稳定状态的,复位电路的功能显得十分关键,该作用是:系统中通电后将复位信号传递出来,复位信号停止是在电源并未受到任何影响。为了安全度,电源稳定后需要将时间延长,这样复位就能停止,主要是避免电源开关或插头中分-合环节出现抖动让复位受到制约。在高电平中单片机复位引脚里机器周期共有2个,单片机中的复位操作需要即可展开。倘若RST一直处于高电平状态,那单片机则在复位循环中。所以复位引
6、脚的电容上升并不会造成任何制约,一般最常见的是复位时间长;在电容并不大的情况中,高电平中耗费的时间并不多,让单片机复位无法在正常状态中运作,不符合工作条件,所以此刻电容采取10UF或22UF的铝电解电容。单片机复位电路在最初通电过程中,最初的电容中并未有电,电容中电阻并不高,通电后,5V的电源在电阻展开电解电容后出现充电,两端的电容会慢慢增加,从0V提高到4V(该时间大约在0.3秒范围中),因此,复位脚从小电位过渡到高电位中,促使内部电路的复位工作运转;复位键按下后,电容两边会有放电出现,一直到电容回到0V中,开始展开新的复位。电路图详见5.1。图5.1 复位电路5.1.3 晶振电路这是保障单
7、片机系统运转的基础,若振荡器失去了震荡工作,此系统工作将会停止。若振荡器运作阶段并不存在规律性,系统程序中执行会有时间中的误差,尤其是在通信环节中最突出:电路的通信功能无法实现。一个晶振与两个磁片电容构成其电路,晶振与瓷片电容并不存在正负之分,两个磁片电容连接点中需要接地,详见5.2。图5.2 晶振电路通常单片机的晶振工作都是属于联谐振状态,也能被视为是谐振电容中的一部分。一般厂家做的晶振要符合电容选值,换句话说,晶振的频率一般是对电容负债给予检测,最大程度的对频率值误差给予保障,进一步保障了温漂等偏差。机器周期:一般在内存中将一个指令字最小时间中将CPU周期完成进行读取,(计算机运用内部或外
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