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1、超聲波測距器的設(shè)計(jì)一、功能要求超聲波測距器可應(yīng)用于汽車倒車。建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場的位置監(jiān)控，也可用于如液位、井深、管道長度、物體厚度等的測量。其測量范圍為0.10~4.00m，測量精度為1cm。測量時(shí)與被測物體無直接接觸，能夠清晰、穩(wěn)定地顯示測量結(jié)果。CompanyLogo二、方案論證由于超聲波指向性強(qiáng)，能量消耗慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測量。利用超聲波檢測距離設(shè)計(jì)比較方便，計(jì)算處理也比較簡單，并且在測量精度方面也能達(dá)到使用的要求。超聲波發(fā)生器可以分為兩大類：一類是使
2、用電氣方式產(chǎn)生超聲波；另一類是用機(jī)械方式產(chǎn)生超聲波。電氣方式包括電壓型、電動(dòng)型等；機(jī)械方式有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。它們所產(chǎn)生的超聲波的頻率、功率和聲波各不相同，因而用途也各不相同。目前在近距離測量方面較為常用的是壓電式超聲波換能器。根據(jù)設(shè)計(jì)要求并綜合各方面因素，本例決定采用AT89C52單片機(jī)作為主控器，用動(dòng)態(tài)掃描法實(shí)現(xiàn)LED數(shù)字顯示，超聲波驅(qū)動(dòng)信號用單片機(jī)的定時(shí)器完成。超聲波測距器系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如下：CompanyLogo二、方案論證超聲波測距系統(tǒng)框圖CompanyLogo三、系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)
3、單片機(jī)系統(tǒng)及顯示電路1超聲波發(fā)射電路2超聲波檢測接收電路3硬件電路主要分為以下三個(gè)部分：CompanyLogo三、系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)1.單片機(jī)系統(tǒng)及顯示電路單片機(jī)采用89C51或其兼容系列。系統(tǒng)采用12MHZ高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定的時(shí)鐘頻率，并減小測量誤差。單片機(jī)用P1.0端口輸出超聲波換能器所需的40kHz方波信號，利用外中斷0口監(jiān)測超聲波接收電路輸出的返回信號。顯示電路采用簡單實(shí)用的4位共陽LED數(shù)碼管，段碼用74LS244驅(qū)動(dòng)，位碼用PNP三極管驅(qū)動(dòng)。單片機(jī)系統(tǒng)及顯示電路如圖：Company
4、Logo基本原理：CompanyLogo超聲波發(fā)射接收傳感器連接外殼的是接地端，黑圈的是正極CompanyLogo發(fā)射原理：發(fā)射電路主要由反相器74LS04和超聲波換能器構(gòu)成，單片機(jī)P1.0口輸出40khz的方波信號一路經(jīng)一級反相器送到換能器的一端，另一路經(jīng)兩級反相器后送到換能器的另一端，用這種推挽的方式把方波信號加到換能器兩端可以提高超聲波發(fā)射的強(qiáng)度。CompanyLogo74LS04CompanyLogo接收原理CompanyLogoCompanyLogo電路原理圖CompanyLogo74LS0
5、7CompanyLogo74LS245CompanyLogoCompanyLogo四、系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)1.超聲波測距器的算法設(shè)計(jì)距離計(jì)算公式：d=s/2=(vt)/2其中d是被測物與測距器的距離；s是超聲波的來回路程，v是超聲波在當(dāng)前溫度下的速度，t是發(fā)送和接收超聲波所經(jīng)歷的時(shí)間。CompanyLogo四、系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)超聲波測距器原理圖TR障礙物CompanyLogo四、系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)2.主程序算法設(shè)計(jì)主程序首先要對系統(tǒng)環(huán)境初始化，設(shè)置定時(shí)器工作模式為16位定時(shí)、計(jì)數(shù)器模式，置位總中斷允許位EA并對顯
6、示端口P0和P2清0；然后調(diào)用超聲波發(fā)生子程序送出一個(gè)超聲波脈沖。為了避免超聲波從發(fā)射器直接傳送到接收器引起的直射波觸發(fā)，需要延遲0.1ms后才打開外中斷0，接收返回的超聲波信號。由于采用12MHZ晶振，計(jì)數(shù)器每記一個(gè)數(shù)就是1us，取20℃時(shí)的超聲波傳輸速度v=344m/s,則d=(vt)/2=344t/2=(172T0/106)m=(172T0/10000)cm其中T0為中斷T0的計(jì)數(shù)值。測出距離后，結(jié)果以十進(jìn)制BCD碼方式送往LED顯示約0.5S，然后再發(fā)出超聲波脈沖重復(fù)測量。主程序流程圖如下：C
7、ompanyLogo距離計(jì)算距離計(jì)算公式：D=S/2=(V×t)/2CompanyLogoCompanyLogo初始化超聲測距器單片機(jī)程序/*--------------------------------------MCUAT89C51XAL12MHz--------------------------------------*/#include#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineulongunsignedlon
8、gUchartab1[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0xbf,0xff};uchartab2[]={0x01,0x02,0x04,0x08,};externvoidcs_t(void);externvoiddelay(uint);datauchardispram[5];voiddisplay(){intj;for(j=0
