基于52單片機(jī)的超聲波測(cè)距儀

1、基于52單片機(jī)的超聲波測(cè)距儀主體模塊控制單元控制單元(52單片機(jī)單片機(jī))復(fù)位電路復(fù)位電路時(shí)鐘模塊時(shí)鐘模塊顯示模塊顯示模塊報(bào)警模塊報(bào)警模塊發(fā)射電路發(fā)射電路接收電路接收電路障障礙礙物物硬件實(shí)物本次設(shè)計(jì)用的主控芯片采用的是STC89C52。系統(tǒng)采用12MHz的高精度晶振，用P1.7口輸出超聲波傳感器的脈沖信號(hào)，利用外部中斷0監(jiān)測(cè)超聲波接收電路輸出的返回信號(hào)。用四位八段共陽(yáng)數(shù)碼管（動(dòng)態(tài)掃描）顯示，并用PNP三極管驅(qū)動(dòng)，設(shè)有報(bào)警距離，并有蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路。數(shù)數(shù)碼碼管管復(fù)位復(fù)位電路電路報(bào)警報(bào)警距離距離設(shè)置設(shè)置晶振晶振模塊模塊超聲超聲波模波模塊塊主控主控芯片芯片電源電源開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)蜂蜂鳴鳴器器主控芯片-89C52

2、P0口是一個(gè)8位漏極開(kāi)路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。P1、P2、P3口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。此外，P1.0和P1.2分別作定時(shí)器2的外部計(jì)數(shù)輸入和時(shí)器/計(jì)數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入。主控芯片-時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作時(shí)所需的時(shí)鐘信號(hào)，其有兩種時(shí)鐘方式：外部時(shí)鐘和內(nèi)部時(shí)鐘。外部始終是使用外部振蕩脈沖信號(hào)，常用于多片單片機(jī)同時(shí)工作，以便于同步。本設(shè)計(jì)使用12MHZ晶振，采用外部時(shí)鐘方式，AT89S52內(nèi)部

3、有一個(gè)可控制的負(fù)反饋反向大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器。機(jī)器周期=時(shí)鐘周期*12主控芯片-復(fù)位電路復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，只要RST引腳出至少保持兩個(gè)機(jī)器周期的高電平就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)位。本設(shè)計(jì)采用手動(dòng)復(fù)位方式。當(dāng)按下復(fù)位按鈕時(shí)，電容迅速放電，使RST端迅速變?yōu)楦唠娖?，?fù)位按鈕松開(kāi)后，電容通過(guò)電阻充電，逐漸使RST端恢復(fù)低電平。單片機(jī)額最小系統(tǒng)包括一個(gè)時(shí)鐘電路和一個(gè)復(fù)位電路。顯示模塊-四位共陽(yáng)八段數(shù)碼管123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:4

4、-May-2011 Sheet of File:F:99自 己 設(shè) 計(jì) 超 聲 波 原 理 圖 六 路 溫 度 計(jì) .ddbDrawn B y:117421105abcdefg12.986dpdpdpdp3dpd1d2d3d4d1 d2 d3 d4DS1DPY_7-SEG_1共陽(yáng)數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽(yáng)極接到一起形成公共陽(yáng)極，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)顯示單元（小數(shù)點(diǎn)）。顯示模塊-四位共陽(yáng)八段數(shù)碼管123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:4-May-2011 Sheet of File:F:99自 己 設(shè) 計(jì) 超 聲 波 原 理

5、 圖 六 路 溫 度 計(jì) .ddbDrawn B y:129861174211053超聲波模塊-發(fā)射電路當(dāng)它兩個(gè)壓電晶片外加脈沖信號(hào)，且頻率等壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片將會(huì)發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)產(chǎn)生超聲波，就成為超聲波發(fā)射傳感器。超聲波模塊-接收電路CX20106A是一款紅外線檢波接收的專用芯片，接收的回波信號(hào)先經(jīng)過(guò)前置放大器和限幅放大器，將信號(hào)調(diào)整到合適的幅值；再經(jīng)過(guò)帶通濾波器濾波得到有用信號(hào)，濾除干擾信號(hào)；最后由峰值檢波器和整形電路輸出到鎖相環(huán)路。兩壓電晶片間未外加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波時(shí)，將壓迫壓電晶片作振動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，就成為超聲波接收傳感器。超聲波模塊-測(cè)距

6、的算法分析超聲波發(fā)生器T在某以時(shí)刻發(fā)出一個(gè)超聲波信號(hào)，當(dāng)這個(gè)超聲波遇到被測(cè)物體后反射回來(lái)，就會(huì)被超聲波接收器R接收到。這樣，只有計(jì)算出從發(fā)出超聲波信號(hào)到接收返信號(hào)所用的時(shí)間，就可以計(jì)算出超聲波發(fā)生器與反射物體的距離。該距離計(jì)算公式如下:/ 2()/ 2dsv t其中： d為被測(cè)物與測(cè)距器的距離；s為聲波的來(lái)回路程；v為聲速；t為聲波來(lái)回所用的時(shí)間。注意：超聲波也是一種聲波,其聲速與溫度有關(guān)。程序分析計(jì)算距離計(jì)算距離顯示結(jié)果顯示結(jié)果開(kāi)外部中斷開(kāi)外部中斷賦值賦值關(guān)閉外部中斷關(guān)閉外部中斷外部中斷入口外部中斷入口返回返回開(kāi)始開(kāi)始系統(tǒng)初始化系統(tǒng)初始化發(fā)射超聲波脈沖發(fā)射超聲波脈沖接收超聲波脈沖接收超聲波脈

7、沖計(jì)算距離計(jì)算距離顯示結(jié)果顯示結(jié)果發(fā)送超聲波發(fā)送超聲波停止發(fā)射停止發(fā)射定時(shí)器初始化定時(shí)器初始化定時(shí)器中斷定時(shí)器中斷是否發(fā)射完是否發(fā)射完返回返回程序分析如果當(dāng)計(jì)時(shí)器溢出時(shí)還未檢測(cè)到超聲波返回信號(hào)，則定時(shí)器T0溢出中斷將外中斷關(guān)閉，并將測(cè)距成功標(biāo)志字賦值2，以表示本次測(cè)距不成功。超聲波發(fā)生子程序的作用是通過(guò)P1.0端口發(fā)送超聲波脈沖信號(hào)（頻率約40kHz的方波），同時(shí)把計(jì)數(shù)器T0打開(kāi)進(jìn)行計(jì)時(shí)。超聲波發(fā)生子程序比較簡(jiǎn)單，但要求程序運(yùn)行時(shí)間準(zhǔn)確，所以采用匯編語(yǔ)言編程。超聲波接收子程序利用外中斷0檢測(cè)返回超聲波信號(hào)，一旦收到返回超聲波信號(hào)（即INT0腳出現(xiàn)低電平），立即進(jìn)入超聲波接收中斷程序。進(jìn)入中斷后，就立即關(guān)閉計(jì)時(shí)器T0，停止計(jì)時(shí)，并將測(cè)距成功標(biāo)志字賦值1。小結(jié)-關(guān)于誤差計(jì)算公式中d s/2溫度影響超聲波也是一種聲波,其聲速與溫度有關(guān)溫度 -30-20-100102030100聲速313319325323338344349386圖中，紅色箭頭的路徑為s，黑色箭頭路徑為d，ds/2小結(jié)-關(guān)于延時(shí)