虚拟仪器课程设计正文

西华大学课程设计报告 成绩

课 程 设 计 说 明 书

课程设计名称： 虚拟仪器课程设计

题 目： 基于LabVIEW的超声波倒车系统

学 院： 机械工程学院

学 生 姓 名： Xxxxx 专 业： 测控技术与仪器

学 号： xxxxx08 指 导 教 师：

王孝平

日期：2016年 7 月 12 日

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西华大学课程设计报告 摘要：本系统以AT89C51单片机为主控，利用HC-SR04超声波模块进行距离测量。超

声波模块采集到的数据发送到单片机，单片机进行相关处理后通过串口发送到电脑上显示，在电脑上利用LabVIEW设计上位机软件，实现数据的实时显示与报警提示功能。整个系统采用模块化设计，包括超声波测距模块、单片机最小系统模块、串口发送模块以及上位机设计模块。软件设计主要包括主程序设计、发射端程序、接收中断子程序、串口发送子程序以及上位机设计程序。整个系统通过调试能较精确并快速的测量距离，软硬件设计合理、抗干扰能力强、实时性良好。

关键词：超声波，测距，串口，LabVIEW，数据实时显示与报警

Abstract: This system AT89C51 microcontroller as master the use HC-SR04 ultrasonic

distance measurement module. Ultrasonic module sends the collected data to back microcontroller, the microcontroller correlation process sent through the serial port on the computer to display, on a computer using LabVIEW design PC software, data real-time display and alarm function. The entire system is modular in design, including ultrasonic ranging module, the smallest single-chip system module, serial port module and PC module design. Software design includes the main program design, launch the program ends, the reception interrupt subroutine, send subroutine serial port and PC design program. By commissioning the entire system can be more accurately and quickly measure the distance, the rational design of hardware and software, anti-interference ability, real good.

Key words: ultrasonic, ranging, serial port, LabVIEW, real-time data display and alarm

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西华大学课程设计报告 目录

1 绪论 ........................................................................................................................................ 1

1.1 研究的背景 ................................................................................................................ 1 1.2 研究的意义 ................................................................................................................ 1 2 方案设计 ................................................................................................................................ 1

2.1 设计思路 .................................................................................................................... 1 2.2 系统结构设计 ............................................................................................................ 2 3 主要元件介绍 ........................................................................................................................ 2

3.1 单片机AT89C51 ......................................................................................................... 2 3.2 超声波传感器HC-SR04 ............................................................................................. 3

3.2.1 超声波测距原理 ............................................................................................ 3 3.2.2 超声波测距模块HC-SR04简介 .................................................................... 3 3.3 上位机设计软件LabVIEW ......................................................................................... 3 4 硬件电路设计 ........................................................................................................................ 3

4.1 单片机最小系统 ........................................................................................................ 3 4. 2 超声波模块与单片机连接电路 ................................................................................ 3 4.3 串口通信电路 ............................................................................................................. 3 5 软件设计 ................................................................................................................................ 4

5.1 主程序设计 ................................................................................................................ 4 5.2 子程序设计 ................................................................................................................ 5

5.2.1超声波接收中断子程序 ................................................................................. 5 5.2.2 串口发送子程序 ............................................................................................ 5 5.3 LabVIEW主程序设计 ................................................................................................ 5

5.3.1 前面板控件组成 .............................................................................................. 6 5.3.2 程序框图设计 .................................................................................................. 6

6 系统调试 ................................................................................................................................ 6 7 心得体会 ................................................................................................................................ 6 8 谢辞 ........................................................................................................................................ 7 参考文献 .................................................................................................................................... 7 附录 ............................................................................................................................................ 8

附录1 下位机电路图 ............................................................................................... 8 附录2 程序表单 ....................................................................................................... 8

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1 绪论

1.1 研究的背景

目前超声波测距已得到广泛应用，国内一般使用专用集成电路根据超声波测距原理设计各种测距仪器，但是专用集成电路的成本较高、功能单一。而以单片机为核心的测距仪器可以实现预置、多端口检测、显示、报警等多种功能，并且成本低、精度高、操作简单、工作稳定、可靠。以8051为内核的单片机系列，其硬件结构具有功能部件齐全、功能强等特点。尤其值得一提的是，出8位CPU外，还具备一个很强的位处理器，它实际上是一个完整的位微计算机，即包含完整的位CPU，位RAM、ROM（EPROM），位寻址寄存器、I/O口和指令集。所以，8051是双CPU的单片机。位处理在开关决策、逻辑电路仿真、过程测控等方面极为有效；而8位处理则在数据采集和处理等方面具有明显长处。

1.2 研究的意义

超声波是一种在弹性介质中的机械震荡，由于其指向性强、能量消耗缓慢、传播距离较远等到优点，经常用于测量距离。本文设计的倒车雷达系统就是利用超声波的上述特性做到对倒车距离实时和高精度的检测，同时，此系统成本低、设计简单、精度和稳定性好，有望得到广泛的应用，从而减少交通事故的发生。在现实生活中，一些传统的距离测量方式在某些特殊场合存在不可克服的缺陷。而利用超声波测量距离可以很好地解决这一问题。目前市面上常见的超声波测距系统不仅价格昂贵，体积过大而且精度也不高等种种因素，使得在一些中小规模的应用领域中难以得到广泛的应用。为解决这一系列难题，本文设计了一款基于AT89C51单片机的低成本、高精度、微型化的超声波测距仪。再利用usb转串口使电脑与单片机进行通信，在电脑上用LabVIEW设计上位机程序，让所测得的数据在电脑上显示；并利用键盘设定一个安全距离，当测得的数据大于安全距离时报警。

2 方案设计

2.1 设计思路

测量距离方法有很多种，短距离可以用尺，远距离有激光测距等，超声波测距适用于高精度中长距离测量。因为超声波在标准空气中传播速度为331.45米/秒，由单片机负责计时，单片机使用12.0M晶振，所以此系统测量精度理论上可以达到毫米级。

目前比较普遍的测距的原理：通过发射具有特征频率的超声波对被摄目标的探测，

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西华大学课程设计报告 通过发射出特征频率的超声波和反射回接受到特征频率的超声波所用的时间，换算出距离，如超声波液位物位传感器，超声波探头，适合需要非接触测量场合，超声波测厚，超声波汽车测距告警装置等。

2.2 系统结构设计

超声波测距仪系统结构如图2-1所示。它主要由单片机、超声波发射及接收电路、超声波传感器、键盘、LED显示电路及电源电路组成。系统主要功能包括：

1) 超声波的发射、接收，并根据计时时间计算测量距离； 2) 检测空气温度用于距离计算的补偿； 3) LED显示器显示距离、温度； 4) 键盘接收用户命令并处理；

5) 当系统运行不正常时，用电平式开关与上电复位电路复位。

复位电路电源电路STC89C52串口通讯电路超声波电路LabVIEW上位机界面显示数据与报警

图2-1 超声波测距仪系统结构框图

3 主要元件介绍

3.1 单片机AT89C51

AT89C51是一个低功耗高性能单片机， 40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O） 端口，同时内含2个外中断口，2个16位 可编程定时计数器,2个全双工串行通信口， AT89C51可以按照常规方法进行编程，也可 以在线编程。其将通用的微处理器和Flash

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附录

附录1 下位机电路图

附录2 程序表单 #include #include typedef unsigned char uint8; typedef unsigned int uint16;

sbit Trig=P2^0; //触发引脚定义 sbit Echo=P3^2; //测量引脚定义 sbit test=P2^7; //测试数据 uint16 distance; //定义全局变量 /****************************************** 系统测试

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/aqk6.html