基于MSP430的简易超声波探测仪

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1、单片机原理与接口技术课程设计题目名称：简易超声波测距仪专业班级：测控1101班学生姓名：学号：指导教师：成绩：评语：指导老师签名：日期：29目录引言4第一章绪论1.1超声波测量原理41.2系统概述4第二章设计方案与论证2.1超声波测距模块52.2供电模块52.3显示模块52.4测温模块6第三章硬件设计3.1系统原理方框图63.2主电路图73.3I/O口分配73.4元器件选型83.4.1主控制芯片MSP430G255383.4.2HC-SR04超声波模块83.4.3温度传感器DS18B2093.4.4稳压芯片LM111793.4

2、.55110液晶显示10第四章软件设计294.1主流程图及介绍11第五章系统调试5.1测距调试12第六章设计心得12参考文献14附录1：源程序15附录2：相关照片2829引言：设计一个超声波测距仪,可应用于汽车倒车、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、移动机器人、安全线提示，银行及取款机的一米线提示等场合。要求测量范围在0.20~4.00m，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。第一章绪论1.1超声波测量原理超声波为直线传播方式，频率高，反射能力强；在

3、空气中传播速度为340m/s，容易控制；受环境影响小，因此采用超生波传感器作为距离探测的"眼睛"。用于测距领域的超声波频率为20kHz～400kHz的频段，空气介质中常用为40kHz。避障系统的超声波测距通常运用超声波的反射原理，采用渡越时间法，通过测量超声波发射到返回之间的时间间隔来计算距离。由于时间长度与声音通过的距离成正比关系，当发射超声波传感器发出一个短暂的脉冲波时，记时开始；当接收超声波传感器接收到第一个回波脉冲后，计时立即停止。此时，记录得到的时间值为t，那么从超声波发射位置到障碍物之间的实际距离就可按下式求得。L

4、=ct/2(I)式(I)中:L为超声波发射位置到障碍物之间的实际距离；t为超声波发生器发出超声波到接收到超声波的时间间隔。1.2系统概述此系统为一个简易超声波测距仪，测量4m以内的距离。它以MSP430G2553为中心控制器，由测距、显示、供电、以及测温部分组成。测距部分采用HC-SR04模块，显示部分为5110液晶显示。系统由两块串联到一起的手机电池供电，通过两个1117稳压芯片把电压转换成5v和3.3v给各个模块供电。DS18B20芯片首先测得当前温度，对于超声波测距进行校正，并和温度值一起在5110液晶上进行显示。还可以

5、通过两个按键锁定和解锁液晶。完成对于距离的测量。考虑到这是一个便携式的设备，系统要尽可能的简化电路以减少功耗。程序设计也尽可能的减少硬件的工作次数，比如较为复杂温度的测量就是每隔30s刷新一次。不仅如此系统的大小还得考虑，合理的安排元件的位置，以减少板子的大小。29第一章设计方案与论证2.1超声波测距模块方案一：　　按照电路图手工焊接相关电路。优点：可以合理安排零件的位置，减少系统的大小。缺点：调试难度大，并且精度没有保证。最后不予考虑。　　方案二：　　使用超声波模块KS103。测距最大距离8米，盲区为最小1cm之内。测量精度

6、平均3mm,最高达1mm.而且相当灵敏。具有目前其他同类超声波模块产品所无法达到的性能优势和质量保障。测量距离，温度，光强，三合一功能。但是缺点是价格太高，不予考虑。　　方案三：使用超声波模块HC-SR04模块。模块特点：HC-SR04超声波测距模块可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能，测距精度可达高到3mm；模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。综合价格、大小、精度等各方面因素，系统最后选择此模块座位测距模块。2.2供电模块　方案一：　　使用若干节五号干电池供电。由于直流升压芯片相比降压来说要少，并且在稳压过程中

7、的损耗比降压要大，所以需要5v以上的电压供电。干电池每节1.5v，也就是说需要4节干电池。体积较大，并且不能充电，所以不采用此方案。　　方案二：使用手机电池供电。手机电池为锂电池，电量大，体积小。要达到5v以上电压只需两块电池串联。并且还可以充电，便于循环使用。两块手机电池串联之后实际电压为8.4v，1117稳压芯片也很便宜。经过两级降压分别输出5v和3.3v的电压。本系统就是采用这个方案。2.3显示模块方案一：　　1602液晶显示屏，可以显示两排数字以及字符。但是它所占用的引脚太多，除去供电引脚外还需12个引脚。MSP430

8、G2只有组8位I/O口，所以1602不予考虑。　　29方案二：5110液晶显示屏可以显示15*6个数字或字符，并且还能显示汉字。除去电源引脚外只需占用5个I/O口即可工作，所以本系统采用此液晶显示。2.4测温模块方案一：　　使用热电阻组成电桥电路，将温度转换成电压值，经过单片