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1、2005年第4期农业装备与车辆工程No.420052(0总05第年17132期月)AGRICULTURALEQUIPMENT&VEHICLEENGINEERING(Totally173)简易超声波测距仪的软硬件设计杨自栋(山东理工大学轻工与农业工程学院,255049)摘要:采用压电式超声波换能器,使用AT89C52单片机作为控制器,完成了超声波测距仪的软硬件设计。采用C语言和汇编语言混合编程的方法,实现了测量结果的温度补偿和显示。经系统调试可看出,LED数码显示清晰稳定,测量结果稳定可靠,测距仪最大误差不超过1cm。关键词:超声波测距仪;单片机;实时测量中图分类号:TH822文献标
2、识码:A文章编号:1673-3142(2005)04-0023-03DesignofSoftwareandHardwareforSimplifiedUltrosonicTelemeterYangZidong(CollegeofLightIndustryandAgricultrualEngineering,ShandongUniversityofTechnology,255049,China)Abstract:Withpiezoelectrictransducer,andAT89C52one-chipcomputerascontroller,designofsoftwareandha
3、rdwareforultrosonictelemeterisfinished.ByhybridprogrammingwithClanguageandassemblelanguage,temperaturecompensationanddisplayofthemeasuredresultsisapplicable.SystemtestshowsthatLEDdigitaldisplayisclearandstable,theresultisreliable,andthemax.errorisnotlargerthan1cm.KeyWords:Ultrosonictelemeter;O
4、ne-chipcomputer;Real-timemeasurement超声波测距仪广泛应用于汽车倒车、建筑施工利用超声波检测距离,设计比较方便,计算处理也较工地以及一些工业现场的位置监控,也可用于如联简单,并且在测量精度方面也能达到农业生产等自合收获机割台割幅(图1)、液位、井深、管道长度等动化的使用要求。的实时测量场合。要求测量范围在0.10～4.00m,测超声波发生器可以分为两大类:一类是用电气量精度1cm,测量时与被测物体无自接接触,能够清方式产生超声波,一类是用机械方式产生超声波。电晰稳定地显示测量结果。气方式包括压电型、电动型等;机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。它
5、们所产生的超声波的频率、功率、和声波特性各不相同,因而用途也各不相同。目前在近距离测量方面常用的是压电式超声波换能器。根据设计要求并综合各方面因素,本文采用AT89C52单片机作为控制器,用动态扫描法实现LED数字显示,超声波驱动信号用单片机的定时器。2系统硬件电路的设计硬件电路的设计主要包括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。图1联合收获机割台割幅超声波实时测量系统单片机采用89C52或其兼容系列。采用12MHz高精度的晶振,以获得较稳定时钟频率,减小测量误差。1简易超声波测距仪方案设计单片机用P1.0端口输出超声波换能器所需的40kHz的方波信号,利
6、用外中断0口监测超声波接由于超声波指向性强,能量消耗缓慢,在介质中收电路输出的返回信号。显示电路采用简单实用的传播的距离较远,因而超声波经常用于距离的测量。4位共阳LED数码管,段码用74LS244驱动,位码收稿日期:2005-08-08作者简介:杨自栋(1970-),男,工学博士,副教授,主要从事农产品光电特性检测及现代农业装备设计等方面的教学科研工作。·24·农业装备与车辆工程2005年第4期用PNP三极管8550驱动。器在结构上稍有不同,使用时应分清器件上的标志。2.1超声波发射电路2.2超声波检测接收电路超声波发射电路原理图如图2所示。发射电路集成电路CX20106A是一款
7、红外线检波接收的主要由反相器74LS04和超声波发射换能器T构专用芯片,常用于电视机红外遥控接收器。考虑到红成,单片机P1.0端口输出的40kHz的方波信号一路外遥控常用的载波频率38kHz与测距的超声波频经一级反向器后送到超声波换能器的一个电极,另率40kHz较为接近,可以利用它制作超声波检测接一路经两级反向器后送到超声波换能器的另一个电收电路(如图4)。实验证明用CX20106A接收超声极,用这种推换形式将方波信号加到超声波换能器波(无信号时输出高电平),具有很好
