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1、《自动化技术与应用》2010年第29卷第6期经验交流TechnicalCommunications基于单片机的超声波测距电路的设计郭丽颖(广东松山职业技术学院电气系,广东韶关512126)摘要:本文介绍了以AT89C51单片机为核心的超声波测距设备的硬件、软件设计方法,其具有低成本、高精度、微型化数字显示。关键字:AT89C51;超声波;测距中图分类号:TM930.9文献标识码:B文章编号:1003-7241(2010)06-0100-03TheDesignofUltrasonicDistanceMeasurementCircuitBasedo
2、nSingleChipControllerGUOLi-ying(ElectricalEngineeeringDepartmentGuangdongSongshanPolytechnicCollege,Shaoguan512126China)Abstract:ThispaperintroducesthehardwareandsoftwaredesignmethodforultrasonicdistancemeasurementbasedonSinglechipAT89C51.Ithastheadvantagesoflowcost,highaccu
3、racyandmicrodigitaldisplay.Keywords:AT89C51;ultrasonic;measuredistance1引言速确定后,只要测得超声波往返的时间,即可求得距离。超声波测距主要应用于倒车雷达、建筑施工工地这就是超声波测距的机理。以及一些工业现场,例如:液位、井深、管道长度等场具体方法是:超声波发射器向某一方向发射超声波,合。目前国内一般使用专用集成电路设计超声波测距在发射时刻的同时开始计时,超声波在空气中传播,途中仪,但是专用集成电路的成本很高,并且没有显示,操作碰到障碍物就立即返回来,超声波接收器收到反射波就
4、使用很不方便。所以一般运用于专业领域,民用产品中立即停止计时。超声波在空气中的传播速度约为340m/运用较少。由于超声波传感器的成本较高,考虑到一般s,根据计时器记录的时间t,就可以计算出发射点距障碍情况下对测距的要求较低,可在一定程度上牺牲其精确物的距离(s),即:s=ct/2,式中的c为超声波波速。度和测距范围,从而降低成本,使其运用范围大大扩展。本文介绍一种以AT89C51单片机为核心的低成本、高3超声波测距的实现方法精度、微型化数字显示超声波测距电路的硬件电路和3.1硬件实现方法软件设计方法。典型方法:用多谐振荡器产生符合发射频率的波形
5、驱动发射器工作;用电容耦合的多级集成运算放大2超声波测距原理器作为接收检测,并将检测结果输出到测量控制和显超声波是指频率高于20kHz的机械波[1]。由于超声示电路。这种方法通常电路结构比较复杂,调试也比波也是一种声波,其声速c与温度有关。在使用时,如果较困难。温度变化不大,则可认为声速是基本不变的。如果测距3.2软件与硬件结合的实现方法精度要求很高,则应通过温度补偿的方法加以校正。声典型方法:以单片机作为主控制器,再设置一定的发射调制、接收检测和显示器等外围电路,利用单片机收稿日期:2010-01-25丰富的软件和硬件资源构成测量装置。如图1
6、所示。硬100
7、TechniquesofAutomation&Applications经验交流《自动化技术与应用》2010年第29卷第6期TechnicalCommunications件部分主要由单片机系统及显示电路、超声波发射电接收部分:路和超声波检测接收电路三部分组成。软件部分主要由主程序、超声波发生子程序、超声波接收中断程序及显示子程序等部分组成。图4超声波接收部分电路框图超声波接收部分由接收换能器、信号放大电路和比较器电路构成,如图4所示。其作用是当装置接收到有效回波后能够产生触发信号,使单片机响应中断,做接收处理。图1软硬件结合的超声
8、波测距系统框图4.3电路原理图采用这种方法的好处是显而易见的。本文采用了通过观察并结合万用测试,通过手工测绘的方法绘此种实现方法。制试样电路板的原理图,为下一步机绘电路作好准备。主控电路和超声波探头电路的原理图[3]分别如图5和图4超声波测距的硬件电路设计6所示。4.1主控板结构框图主控电路板如图2所示。单片机[2]选用AT89C51,P1.0输出40kHz方波,用来激励超声波探头的发送器发出超声波信号,INT0接收回波信号以便触发测量处理程序。扩展了4位7段LED显示器,用单片机P0口作为段选线,P2.4~P2.7作为位选线。另外还扩展了必要
9、的晶振电路、复位电路、按键以及其他的辅助电路。图5 主控电路原理图图6 超声波探头电路原理图图2超声波测距系统主控电路框图5超声波测距的软件电路设计4
