資源描述：
《傳感器大作業(yè)超聲波測距離設計報告》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、傳感器與檢測技術(shù)大作業(yè)報告項目：基于AT89C51的超聲波測距傳感器目錄一系統(tǒng)實現(xiàn)原理及功能3實現(xiàn)功能3二、系統(tǒng)設計方案3硬件設計3主要芯片功能介紹5系統(tǒng)軟件設計68二、誤差分析11三、實驗心得11四、參考文獻12一系統(tǒng)實現(xiàn)原理及功能當單片機控制超聲波傳感器向某一方向發(fā)射波束的同時，單片機內(nèi)部開始計時。在傳播過程中，超聲波遇障礙物后反射回波。傳感器接收到第一個反射波后，停止計時。由于超聲波在空氣中的傳播速度是340m/s，根據(jù)計時時間及公式S=340t/2，即可得到發(fā)射點距障礙物的距離S。實現(xiàn)功能本系統(tǒng)實現(xiàn)要求測量距離范圍為0.1～3
2、米，精度誤差在1厘米以內(nèi)，并用LCD1602顯示所測距離。8二、系統(tǒng)設計方案硬件設計該系統(tǒng)硬件部分由發(fā)送模塊、接收模塊、顯示模塊、時間處理模塊及電源模塊組成。發(fā)送模塊主要由74LS04和超聲波發(fā)射器組成；接收模塊主要由超聲波接收探頭和CX20106A組成；顯示模塊則有液晶顯示器LCD1602及其輔助電路組成；時間處理模塊是整個系統(tǒng)的中樞神經(jīng)由AT89C51及其輔助電路組成。1、發(fā)射部分采用反向器74HC04和超聲波換能器T構(gòu)成震蕩器、放大驅(qū)動電路。電路簡單，噪聲小，穩(wěn)定性高。電路簡單穩(wěn)定，噪聲小。12345678J9CX20106AC
3、14330pFC133.3uFR1610R17200KR1822KLS4SPEAKERC120.056uFINT0+5C31.0uF圖1超聲波發(fā)射模塊圖2接收模塊電路2、接收部分采用集成電路CX20106A。它是一款紅外線檢波接收的專用芯片，載波頻率38KHZ與測距的超聲波40KHZ較為接近，可以利用它制作超聲波檢測接受電路，且電路簡單。可滿足項目中關(guān)于距離和精度的要求，電路簡潔實用，易于調(diào)試，且價格低。3、計時部分采用單片機芯片STC89C51內(nèi)部定時器，無需額外器件花銷，且計時準確，受干擾小。8圖三主控及幾計時模塊4、顯示部分顯示
4、部分使用LCD1602液晶顯示板來完成顯示的功能。它可以顯示兩行，每行16個字符，采用單+5V電源供電，外圍電路配置簡單。價格相對數(shù)碼管高，但是它解決了數(shù)碼管存在的各種問題，如功耗低、顯示內(nèi)容豐富，影像穩(wěn)定不閃爍、抗干擾能力強，不但能節(jié)省電能，而且能實現(xiàn)普通數(shù)碼管無法實現(xiàn)的字符串顯示功能。圖4顯示模塊電路主要芯片功能介紹該實驗所用主要器件：反向器74HC04、超聲波發(fā)生器、CX20106A、單片機芯片STC89C51、LCD顯示器。1、反向器74HC0440KHZ方波信號一路經(jīng)一級反向器后送到超聲波換能器的一個電極，另一路經(jīng)兩級反向器
5、后送到超聲波換能器的另一個電極。用這種推挽形式將方波信號加到超聲波換能器兩端，可以提高超聲波的發(fā)射強度。輸出端采用兩個反向器并聯(lián)，用以提高驅(qū)動能力。上拉電阻R10、R11一方面可以提高反向器74HC04輸出高電平的驅(qū)動能力，另一方面可以增加超聲波換能器的阻尼效果，縮短其自由振蕩的時間。82、超聲波發(fā)生器超聲波發(fā)生器可以分為兩大類：一類是用電氣方式產(chǎn)生超聲波，一類是用機械方式產(chǎn)生超聲波。電氣方式包括壓電型、磁致伸縮型和電動型等；機械方式有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。壓電式超聲波發(fā)生器實際上是利用壓電晶體的諧振來工作的。超聲波發(fā)生器內(nèi)部有
6、兩個壓電晶片和一個共振板。當它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時，壓電晶片將會發(fā)生共振，并帶動共振板振動，便產(chǎn)生超聲波。反之，如果兩電極間未外加電壓，當共振板接收到超聲波時，將壓迫壓電晶片作振動，將機械能轉(zhuǎn)換為電信號，這時它就成為超聲波接收器了。圖5超聲波發(fā)生器外形及尺寸3、CX20106A電路采用集成電路CX20106A。這是一款紅外線檢波接收的專用芯片，常用于電視機紅外遙控接收器?？紤]到紅外遙控常用的載波頻率38kHz與測距超聲波頻率40kHz較為接近，可以利用它作為超聲波檢測電路。實驗證明，其具有很高的靈敏度
7、和較強的抗干擾能力。適當改變C1的大小，可改變接收電路的靈敏度和抗干擾能力。R1和C1控制CX20106A內(nèi)部的放大增益，R2控制帶通濾波器的中心頻率。一般取R1=4.7Ω，C1=1μF。其余元件按圖4取值。US_R1為超聲波接收頭，當收到超聲波時產(chǎn)生一個下降沿，接到單片機的外部中斷INT0上。當超聲波接收頭接收到40kHz方波信號時，將會將此信號通過CX20106A驅(qū)動放大送入單片機的外部中斷0口。單片機在得到外部中斷0的中斷請求后，會轉(zhuǎn)入外部中斷0的中斷服務程序進行處理，在移動機器人的避障工作中，可以在中斷服務程序設定需要單片機處
8、理的最短距離。圖6CX20106A內(nèi)部方框圖3、單片機STC89C51STC89C51內(nèi)含4kBytesFlash片內(nèi)程序存儲器，128bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），4個中斷源，2個16位可編程定時計數(shù)器,1
