电子测量课程设计-计算机串口接收+LCD距离显示设计.docx

1、成 绩 评 定 表学生姓名班级学号专 业 测控技术与仪器 课程设计题目 计算机串口接收+LCD 距离显示评语组长签字：成绩日期 2017 年 7 月 11 日课程设计任务书学 院 自动化与电气学院 专 业 测控技术与仪器学生姓名 班级学号课程设计题目 计算机串口接收+LCD 距离显示设计实践教学要求与任务:电子测量技术是测控技术与仪器专业的专业基础课。本设计是对该课程综合应用能力的检验，在鼓励学生熟悉基本原理的前提下，注重与实际应用相联系，提出自己的方案，完善设计。1、熟悉被测对象的测量技术工作原理；2、提出可行设计方案；3、根据方案设计硬件电路，应用 Protel 绘制电路原理图；4、软件编

2、程并调试；5、硬件焊接与调试；6、完成课程设计报告。工作计划与进度安排:第 17 周（6 月 19 日-6 月 23 日）：布置设计任务，查资料，完成总体设计框架。第 19 周（7 月 3 日-7 月 7 日）：完善设计内容，焊接调试，验收答辩。指导教师：2017 年 6 月 15 日专业负责人：2017 年 6 月 16 日学院教学副院长：2017 年 6 月 16 日目录一 设计要求 .1二 设计方案与论证 .12.1 主控系统 .12.2 信息采集模块 .12.3 显示模块的选择 .22.4 计算机串口 .2三 总体设计及电路图 .33.1 主板总体设计框图 .33.2 信号检测模块 .

3、33.3 显示模块 .6四 元器件清单 .8五 元器件识别与检测 .85.1 电阻的识别与检测 .85.2 二极管三极管识别与检测 .105.3 电容的识别与检测 .115.4 单片机的识别与检测 .11六 硬件制作与调试 .116.1 检查元件 .116.2 焊接元件 .126.3 电路的调试 .126.4 结果显示 .12七 设计心得 .13八 参考文献 .14附录一 整机电路图 .15附录二 程序 .161一 设计要求1.实现距离信号的采集和数字转换。2.实现 LCD1602 液晶的数据显示 。3.成和计算机的简单数据传送。二 设计方案与论证根据课设题目要求，确定如下方案，依靠 HC-S

4、R04 超声波测距传感器来获取距离信息。通过液晶 LCD1602 显示屏显示出来，同时通过计算机串口接收在计算机上显示出来，实现实时同步传输。2.1 主控系统根据设计要求，该设计属于多输入量的复杂程序控制问题。综合各方面问题考虑，51 单片机显现了巨大的优越性控制简单，方便，快捷。 STC89C52RC 是采用 8051 核的 ISP（In System Programming）在系统可编程芯片，最高工作时钟频率为 80MHz，片内含 8K Bytes 的可反复擦写 1000 次的 Flash 只读程序存储器，器件兼容标准 MCS-51 指令系统及 80C51 引脚结构，芯片内集成了通用 8位

5、中央处理器和 ISP Flash 存储单元，具有在系统可编程（ISP）特性，配合 PC 端的控制程序即可将用户的程序代码下载进单片机内部，省去了购买通用编程器，而且速度更快。STC89C52RC 系列单片机是单时钟/ 机器周期(1T)的兼容 8051 内核单片机，是高速/ 低功耗的新一代 8051 单片机，拥有全新的流水线/ 精简指令集结构,内部集成 MAX810 ，有较为强大的控制功能及可位寻址操作功能，价格低廉等优点。而且体积小，程序空间大。综合考虑，最终决定采用 STC89C52 单片机。2.2 信息采集模块采用激光测距距离远，精度高，但是成本夜相应太高。故放弃该方案。2采用 HC-SR

6、04 超声波传感器，将传感器置于前侧发射超声波信号，接受超声波信号来感知障碍物，探测距离。由单片对距离进行判断，然后对采集的数据加以处理。而且收发一体，控制简单，精度高，价格低廉。2.3 显示模块的选择采用字符液晶 LCD1602 显示信息，1602 是一款比较通用的字符液晶模块，能显示字符和数字等信息，且价格便宜，容易控制。显 示 模 块 采 用 的 是 液 晶 LCD1602。 也叫 1602 字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个 5X7 或者 5X11 等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔

7、，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形（用自定义 CGRAM，显示效果也不好） 。1602LCD 是指显示的内容为 16X2,即可以显示两行，每行 16 个字符液晶模块（显示字符和数字） 。2.4 计算机串口此次串口采用 51 单片机下载软件的串口调试助手，设置波特率 4800，数据位为8，停止位为 1.打开串口为接收模式，计算机串口就能接收到数据。点击清空接受区，能将接收区清空，继续重新接收。如图 2-1 所示：3图 2-1 串口调试助手三 总体设计及电路图3.1 主板总体设计框图该系统由五个部分组成：时钟电路、复位电路、驱动电路、检测电路、转向电路。时钟电路和复

8、位电路为单片机工作提供基本动力。驱动部分使小车能够运动起来。检测电路对前方道路障碍情况。 ，其根本是对数据进行采集。智能车系统主框图和所需原件清单如图 3-1 所示： STC89C52时钟电路显示模块距离检测电路4图 3-1 主板设计框图3.2 信号检测模块所用测距模块为 HC-SR04 超声波测距模块，通过发射超声波和接收超声波，利用定时器计算路程时间来实现对障碍的普安段。实物和引脚如图 3-2 所示。工作原理的时序图如图 3-3 和模拟工作图如图 3-4 所示.图 3-2 HC-SR04 实物引脚图1.引脚功能.VCC 电源端.Trig 控制端.Echo 接收端复位电路数据传输部分5.GND 公共地图 3-3 超声波时序图图 3-4 模拟工作图 2.工作原理：(1)采用 IO 口 TRIG 触发测距，给至少 10us 的高电平信号;(2)模块自动发送 8 个 40khz 的方波，自动检测是否有信号返回； (3)若有信号返回，通过 IO 口 ECHO 输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间测试距离 = （高电平时间 * 声速（340M/S）/2）;超声波测距模块由单片机控制，分为发射和接受部分并由定时器进行驱动，每隔