欢迎来到天天文库
浏览记录
ID:24952093
大小:56.00 KB
页数:7页
时间:2018-11-17
《基于at89s52单片机的超声波测距仪》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、基于AT89S52单片机的超声波测距仪基于AT89S52单片机的超声波测距仪[摘要]本文根据时差法超声波测距的基本原理,主要介绍了以AT89S52单片机为核心的超声波测距仪的硬件电路和软件。本系统由AT89S52单片机,超声波发射电路,超声波接收电路,温度补偿电路,键盘和显示电路组成。实际使用证明该系统工作稳定、性能良好。 [关键词]超声波测距单片机温度补偿 1.超声波测距原理 频率高于20kHz的声波称为超声波。由于超声波易于定向发射,方向性好,对色彩、光照度不敏感,反射率高等特点,因此被广泛应用于无损探伤、距离测量、距离开关、汽车倒车
2、防撞、智能机器人等领域。 超声波测距是通过不断检测超声波发射后遇见障碍物所反射的回波,从而测出发射和接收回波的时间差Δt如图1-1所示,然后求出距离S(式1-1),式中C为超声波传播速度。 图1-1超声波发射与接收时差Δt (式1-1) 超声波在空气中的常温传播速度是334m/s,但其传播速度C易受空气中温度影响。本系统测距精度要求较高,通过温度补偿的方法对传播速度值加以校正。已知现场环境温度为T时,可得超声波传播速度C(式1-2): C=331.5+0.607T(式1-2) 声速C确定后,只要测得超声波往返
3、的时间Δt,即可得距离S。这就是超声波测距仪的基本原理。超声波测距系统原理框图如图1-2所示。 图1-2系统框图 在本系统设计时,由于难以求购到收发一体的超声波传感器,采用了分立的超声波探头,在组装时,应使两传感器间距离尽量小,以削弱其带来的误差。 2.硬件电路 本系统的硬件电路主要由数据传输处理与控制电路,超声波发射电路,超声波接收处理电路,键盘按键电路,温度补偿电路和数码显示电路构成。 2.1超声波发射电路 当键盘按键按下时,单片机AT89S52执行发射超声波子程序,P3.4口输出一组40kHz的脉冲群,一组为10个
4、方波串,方波周期为25us。经集成块CD4049的三个非门,产生约28V的驱动电压加在超声波发射探头T二端,足以驱动T发射信号。 2.2超声波接收处理电路 超声波接收处理电路由超声波接收探头R,二级集成运算放大电路和RC滤波电路,检波电路组成。 测试距离较远的情况下,超声波的回波是很弱的,因而转换为电信号的幅值也较小,为获得较强的接收信号,本电路采用了二级集成运算放大器LM358来满足电路要求。 经研究,频率为40KHz的超声波在空气中传播效率最佳,但电路在发射和接收超声波的过程中会串入干扰信号,故引入电阻电容元件组成二阶RC高通滤波电路。
5、 检波电路由检波二极管,电阻,电容组成。检波出来的信号不能作为单片机的中断输入,需经一个电压比较电路。电压比较器的电源为5V,调节外围可调电阻,用示波器观测其输出,当输出有跳变时,就可得此二电阻的最佳值。若该集成块没有接收到检波后的信号时,输出逻辑状态不会发生变化,此时输出为高电平,只要一接收到信号,哪怕检波后的信号非常微弱,由于有比较电压电路的功效,其输出变为一个低电平,作为一个中断信号INT0送给单片机P3.2口。 2.3温度补偿电路 本系统采用的DS18B20是DALLAS公司生产的数字式温度传感器,采用数字化技术,能以数字形式直接输出
6、被测点温度值。DSl8B20采用DALLAS公司独特的单线(1-.波速度C与温度T之间的关系曲线,经实践证明温度T与声速C之间的关系为式(1-2),C=331.5+0.607T(m/s)。按一定的温度间隔截取得到一个速度与温度的关系表格,最后编制成程序存入超声波测距传感器的软件系统。在进行测距时,系统通过温度传感器DS18B20获得介质的实时温度,然后从速度与温度关系表格中取出对应速度,从而求出测试距离。 2.4数据传输处理与控制电路 本系统以AT89S52单片机为核心来实现对各部分电路的控制和响应。 单片机的引脚P3.3用于读入键盘按键电路
7、送来的信号。超声波接收处理电路产生的中断信号通过单片机引脚P3.2输入。单片机产生的40KHz的脉冲串信号由引脚P3.4送给超声波发射驱动电路。单片机的P0口和P2口用于传输距离和温度数据给数码管显示电路。单片机通过引脚P1.7读取DS18B20的温度值和对DS18B20指令写入。 2.5键盘控制与数码显示电路 单片机采用中断扫描方式对键盘扫描输入。采用一位键盘控制超声波的发射。当有键按下时,INT1即引脚P3.3向单片机发出外部中断请求,单片机响应该中断请求,从P3.4送出一串40kHZ脉冲串信号经超声波驱动电路发射。此种方法仅当有键按下时才
8、对键盘进行扫描,无键按下则不对键盘进行扫描。这样可以充分利用单片机资源,提高利用率。 数码显示采用动态扫描,因其精度要求
此文档下载收益归作者所有