超声波测距仪硬件电路设计

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1、.第三章超声波测距仪硬件电路的设计3.1超声波测距仪硬件电路硬件电路可分为单片机系统及显示电路、超声波发射电路和超声波检测接收电路三部分。3.1.1单片机系统及显示电路本系统采用AT89S52来实现对超声波传感器的控制。单片机通过P1.0引脚经反相器来控制超声波的发送，然后单片机不停的检测INT0引脚，当INT0引脚的电平由高电平变为低电平时就认为超声波已经返回。计数器所计的数据就是超声波所经历的时间，通过换算就可以得到传感器与障碍物之间的距离。超声波测距的硬件示意图如图3所示：单片机采用89S52或其兼容系列。采用12MHz高精度的晶振，已获得较稳定的时钟频率，减少测量误差。单

2、片机用P1.0端口输出超声波换能器所需的40KHz的方波信号，利用外中断0口检测超声波接收电路输出的返回信号。3.1.2显示的输出显示的种类很多，从液晶显示、发光二极管显示到CRT显示器等，都可以与微机连接。其中单片机应用系统最常用的显示是发光二极管数码显示器（简称LED显示器）。液晶显示器简LCD。LED显示器价廉，配置灵活，与单片接口方便，LCD可显示图形，但接口较复杂成本也较高。该电路使用7段LED构成字型“8”，另外还有一个发光二极管显示符号及小数点。这种显示器分共阳极和共阴极两种。这里采用共阳极LED显示块的发光二极管阳极共接，如下图3-1所示，当某个发光二极管的阴极为

3、低电平时，该发光二极管亮。它的管脚配置如下图3-2所示。VCC图3-1图3-2实际上要显示各种数字和字符，只需在各段二极管的阴...极上加不同的电平，就可以得到不同的代码。这些用来控制LED显示的不同电平代码称为字段码（也称段选码）。如下表为七段LED的段选码。表3-1七段LED的段选码显示字符共阳极段选码dpgfedcba显示字符共阳极段选码dpgfedcba0C0HA88H1F9HB83H2A4HCC6H3B0HDA1H499HE86H592HF8EH682HP8CH7F8Hy91H880H8.00H990H“灭”FFH本系统显示电路采用简单实用的4位共阳LED数码管，位码用

4、PNP三极管8550驱动。单片机系统显示电路如图3-3所示。图3-3单片机系统及显示电路3.1.1超声波发射电路超声波发射电路原理图如图3-4所示。发射电路主要有反向器CD4069...和超声波发生换能器T构成，单片机P1.0的端口输出40KHz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74lS04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

5、其自由震荡的时间。图3-4超声波发射电路原理图3.1.2超声波检测接收电路集成电路CX20106A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与测距的超声波频率40KHZ较为接近，可以利用它制作超声波检测接收电路（如图3-5）。实验证明用CX20106A接受超声波（无信号时输出高电平），具有很高的灵敏度和较强的抗干扰能力。适当更改电容C4的大小，可以改变接收电路的灵敏度和抗干扰能力。图5图3-5超声波检测接收电路原理图...第四章超声波测距仪系统程序的设计4.1超声波测距仪的程序设计超声波测距器的软件设计主要由主程序，超声波发

6、生子程序，超声波接受中断程序及显示子程序组成。我们知道C语言程序有利于实现较复杂的算法，汇编语言程序则具有较高的效率并且容易精确计算程序运行的时间，而超声波测距器的程序既有较复杂的计算（计算距离时），有要求精确计算程序运行时间（超声波测距时），所以控制程序可采用C语言和汇编语言混合编程。下面对超声波测距器的算法、主程序、超声波发生子程序和超声波接收断程序逐一介绍。4.1.1超声波测距器的算法设计图4-1示意了超声波测距的原理，即超声波发生器T在某一时刻发出一个超声波信号，当这个超声波信号遇到被测物体后反射回来，就被超声波接收器R所接收到。这样只要计算出从发出超声波信号到接收到返回

7、信号所用的时间，就可以计算出超声波发生器与反射物体的距离。TR图4-1超声波测距的示意图距离的计算公式：d=s/2=(c*t)/2其中d为被测物与测距器的距离，s为声波的来回路程，c为声波，t为声波来回所用的时间。由于超声波也是一种声波，其声速c与温度有关，表4-1列出了几种不同温度下的超声波声速，在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的，如果测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法加以校正。声速校正后，只要测得超声波往返的时间，即可求得距离。表4-1不同温度下超声波