传感器大作业超声波测距离设计报告

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1、传感器与检测技术大作业报告项目：基于AT89C51的超声波测距传感器目录一系统实现原理及功能3实现功能3二、系统设计方案3硬件设计3主要芯片功能介绍5系统软件设计68二、误差分析11三、实验心得11四、参考文献12一系统实现原理及功能当单片机控制超声波传感器向某一方向发射波束的同时，单片机内部开始计时。在传播过程中，超声波遇障碍物后反射回波。传感器接收到第一个反射波后，停止计时。由于超声波在空气中的传播速度是340m/s，根据计时时间及公式S=340t/2，即可得到发射点距障碍物的距离S。实现功能本系统实现要求测量距离范围为0.1～3

2、米，精度误差在1厘米以内，并用LCD1602显示所测距离。8二、系统设计方案硬件设计该系统硬件部分由发送模块、接收模块、显示模块、时间处理模块及电源模块组成。发送模块主要由74LS04和超声波发射器组成；接收模块主要由超声波接收探头和CX20106A组成；显示模块则有液晶显示器LCD1602及其辅助电路组成；时间处理模块是整个系统的中枢神经由AT89C51及其辅助电路组成。1、发射部分采用反向器74HC04和超声波换能器T构成震荡器、放大驱动电路。电路简单，噪声小，稳定性高。电路简单稳定，噪声小。12345678J9CX20106AC

3、14330pFC133.3uFR1610R17200KR1822KLS4SPEAKERC120.056uFINT0+5C31.0uF图1超声波发射模块图2接收模块电路2、接收部分采用集成电路CX20106A。它是一款红外线检波接收的专用芯片，载波频率38KHZ与测距的超声波40KHZ较为接近，可以利用它制作超声波检测接受电路，且电路简单。可满足项目中关于距离和精度的要求，电路简洁实用，易于调试，且价格低。3、计时部分采用单片机芯片STC89C51内部定时器，无需额外器件花销，且计时准确，受干扰小。8图三主控及几计时模块4、显示部分显示

4、部分使用LCD1602液晶显示板来完成显示的功能。它可以显示两行，每行16个字符，采用单+5V电源供电，外围电路配置简单。价格相对数码管高，但是它解决了数码管存在的各种问题，如功耗低、显示内容丰富，影像稳定不闪烁、抗干扰能力强，不但能节省电能，而且能实现普通数码管无法实现的字符串显示功能。图4显示模块电路主要芯片功能介绍该实验所用主要器件：反向器74HC04、超声波发生器、CX20106A、单片机芯片STC89C51、LCD显示器。1、反向器74HC0440KHZ方波信号一路经一级反向器后送到超声波换能器的一个电极，另一路经两级反向器

5、后送到超声波换能器的另一个电极。用这种推挽形式将方波信号加到超声波换能器两端，可以提高超声波的发射强度。输出端采用两个反向器并联，用以提高驱动能力。上拉电阻R10、R11一方面可以提高反向器74HC04输出高电平的驱动能力，另一方面可以增加超声波换能器的阻尼效果，缩短其自由振荡的时间。82、超声波发生器超声波发生器可以分为两大类：一类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波。电气方式包括压电型、磁致伸缩型和电动型等；机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。超声波发生器内部有

6、两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收器了。图5超声波发生器外形及尺寸3、CX20106A电路采用集成电路CX20106A。这是一款红外线检波接收的专用芯片，常用于电视机红外遥控接收器。考虑到红外遥控常用的载波频率38kHz与测距超声波频率40kHz较为接近，可以利用它作为超声波检测电路。实验证明，其具有很高的灵敏度

7、和较强的抗干扰能力。适当改变C1的大小，可改变接收电路的灵敏度和抗干扰能力。R1和C1控制CX20106A内部的放大增益，R2控制带通滤波器的中心频率。一般取R1=4.7Ω，C1=1μF。其余元件按图4取值。US_R1为超声波接收头，当收到超声波时产生一个下降沿，接到单片机的外部中断INT0上。当超声波接收头接收到40kHz方波信号时，将会将此信号通过CX20106A驱动放大送入单片机的外部中断0口。单片机在得到外部中断0的中断请求后，会转入外部中断0的中断服务程序进行处理，在移动机器人的避障工作中，可以在中断服务程序设定需要单片机处

8、理的最短距离。图6CX20106A内部方框图3、单片机STC89C51STC89C51内含4kBytesFlash片内程序存储器，128bytes的随机存取数据存储器（RAM），4个中断源，2个16位可编程定时计数器,1