基于at89s51單片機(jī)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)畢業(yè)論文-文庫吧
2025-01-03 14:34 本頁面
【正文】 波電路、比較整形電路由CDD2及BG3組成。 ，經(jīng)BG1推動(dòng)超聲波脈沖變壓器，在脈沖變壓器次級(jí)形成60VPP的電壓，加載到超聲波發(fā)送頭上，驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)射頭發(fā)射超聲波。發(fā)送出的超聲波，遇到障礙物后，產(chǎn)生回波，反射回來的回波由超聲波接收頭接收到。由于聲波在空氣中傳播時(shí)衰減，所以接收到的波形幅值較低，經(jīng)接收電路放大，整形，最后輸出一負(fù)跳變，輸入單片機(jī)的P3腳。圖33 超聲波測(cè)距發(fā)送單元 。方波的周期為1/40ms，即25181。s。每隔半周期時(shí)間，讓方波輸出腳的電平取反，便可產(chǎn)生40kHz方波。由于單片機(jī)系統(tǒng)的晶振為12M晶振，因而單片機(jī)的時(shí)間分辨率是1181。s，所以只能產(chǎn)生半周期為12181。s或13181。s的方波信號(hào)。本系統(tǒng)在編程時(shí)選用了后者。圖34 超聲波測(cè)距接收單元 由于反射回來的超聲波信號(hào)非常微弱，所以接收電路需要將其進(jìn)行放大。接收電路如圖34所示。接收到的信號(hào)加到BGBG2組成的兩級(jí)放大器上進(jìn)行放大。每級(jí)放大器的放大倍數(shù)為70倍。放大的信號(hào)通過檢波電路得到解調(diào)后的信號(hào)，即把多個(gè)脈沖波解調(diào)成多個(gè)大脈沖波。這里使用的是I N 4148檢波二極管，輸出的直流信號(hào)即兩二極管之間電容電壓。該接收電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能較好，制作難度小。 本系統(tǒng)采用三位一體L E D 數(shù)碼管顯示所測(cè)距離值，如圖35。數(shù)碼管采用動(dòng)態(tài)掃描顯示，段碼輸出端口為單片機(jī)的P2口，、,數(shù)碼管位驅(qū)運(yùn)用PNP三極管S9012三極管驅(qū)動(dòng)。圖35 顯示單元圖 供電電路 本測(cè)距系統(tǒng)由于采用的是LED數(shù)碼管用為顯示方式，正常工作時(shí)，系統(tǒng)工作電流約為3045mA，為保證系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)的可靠正常工作，系統(tǒng)的供電方式主要交流AC69伏，同時(shí)為調(diào)試系統(tǒng)方便，供電方式考慮了第二種方式，即由USB口供電，調(diào)試時(shí)直接由電腦USB口供電。6伏交流是經(jīng)過整流二極管D1D4整流成脈動(dòng)直流后，經(jīng)慮波電容C1慮波后形成直流電，為保證單片機(jī)系統(tǒng)的可電，供電路中由5伏的三端稱壓集成電路進(jìn)行穩(wěn)壓后輸出5伏的真流電供整個(gè)系統(tǒng)用電，為進(jìn)一步提高電源質(zhì)量，5伏的直流電再次經(jīng)過CC4濾波。圖36 供電單元電路圖 為了提高測(cè)測(cè)距系統(tǒng)的實(shí)用性，本測(cè)距系統(tǒng)的報(bào)警輸出提供開關(guān)量信號(hào)及聲響信號(hào)兩種方式。 方式一：，繼電器輸出，可驅(qū)動(dòng)較大的負(fù)載，電路由電阻R三極管BG繼電器JDQ組成，當(dāng)測(cè)量值低于事先設(shè)定的報(bào)警值時(shí)，繼電器吸合，測(cè)量值高于設(shè)定的報(bào)警值時(shí)，繼電器斷開。 方式二：，提供聲響報(bào)警信號(hào)，電路由電阻R三極管BG蜂鳴器BY組成，當(dāng)測(cè)量值低于事先設(shè)定的報(bào)警值時(shí)，蜂鳴器發(fā)出“滴、滴、滴……”報(bào)警聲響信號(hào)，測(cè)量值高于設(shè)定的報(bào)警值時(shí)，停止發(fā)出報(bào)警聲響。報(bào)警輸出電路如圖37。圖37 報(bào)警輸出電路 主程序設(shè)計(jì) 超聲波測(cè)距的軟件設(shè)計(jì)主要由主程序、超聲波發(fā)生子程序、超聲波接收程序及顯示子程序組成。超聲波測(cè)距的程序既有較復(fù)雜的計(jì)算（計(jì)算距離時(shí)），又要求精細(xì)計(jì)算程序運(yùn)行時(shí)間（超聲波測(cè)距時(shí)），所以控制程序可采用C語言編程。 主程序首先是對(duì)系統(tǒng)環(huán)境初始化，設(shè)定時(shí)器0為計(jì)數(shù)，設(shè)定時(shí)器1定時(shí)。置位總中斷允許位EA。進(jìn)行程序主程序后，進(jìn)行定時(shí)測(cè)距判斷，當(dāng)測(cè)距標(biāo)志位ec=1時(shí)，測(cè)量一次，程序設(shè)計(jì)中，超聲波測(cè)距頻度是45次/秒。測(cè)距間隔中，整個(gè)程序主要進(jìn)行循環(huán)顯示測(cè)量結(jié)果。當(dāng)調(diào)用超聲波測(cè)距子程序后，加載的超聲波發(fā)送頭上。超聲波頭發(fā)送完送超聲波后，立即啟動(dòng)內(nèi)部計(jì)時(shí)器T0進(jìn)行計(jì)時(shí)，為了避免超聲波從發(fā)射頭直接傳送到接收頭引起的直射波觸發(fā)，這時(shí)， 2ms時(shí)間（這也就是超聲波測(cè)距儀會(huì)有一個(gè)最小可測(cè)距離的原因，稱之為盲區(qū)值）后。，立即停止T0計(jì)時(shí)。由于采用單片機(jī)采用的是12 MHz的晶振，計(jì)時(shí)器每計(jì)一個(gè)數(shù)就是1μs，當(dāng)超聲波測(cè)距子程序檢測(cè)到接收成功的標(biāo)志位后，將計(jì)數(shù)器T0中的數(shù)（即超聲波來回所用的時(shí)間）按式（2）計(jì)算，即可得被測(cè)物體與測(cè)距儀之間的距離。 設(shè)計(jì)時(shí)取15℃時(shí)的聲速為340 m/s則有：d=(ct)/2=172T0/10000cm其中，T0為計(jì)數(shù)器T0的計(jì)算值。，然后再發(fā)超聲波脈沖重復(fù)測(cè)量過程。 超聲波測(cè)距子程序Void wdzh(){TR0=0。TH1=0x00。TL1=0x00。csbint=1。sx=0。delay(1700)。csbfs()。csbout=1。TR1=1。i=yzsj。while(i) { }i=0。while(csbint)//判斷接收回路是否收到超聲波的回波{ i++。 if(i=3300) csbint=0。 }TR1=0。s=TH1。s=s*256+TL1。TR0=1。csbint=1。jsz=s*csbc。//計(jì)算測(cè)量結(jié)果jsz=jsz/2。 } 為了方便程序移置及準(zhǔn)確產(chǎn)生超聲波信號(hào)，本測(cè)距的超聲波產(chǎn)生程序是用匯編語言編寫的進(jìn)退聲波產(chǎn)生程序。產(chǎn)生的超聲波個(gè)數(shù)為 UCSBFS SEGMENT CODE RSEG UCSBFS PUBLIC CSBFSCSBFS: mov R6,8h 。超聲波發(fā)射的完整波形個(gè)數(shù)：共計(jì)四個(gè) here: cpl 。輸出40kHz方波 nop nop nop nop nop nop nop nop nop djnz R6,here RET END 超聲波測(cè)距程序流程圖 YYN=N0=0=1開始初始化測(cè)量標(biāo)志啟動(dòng)定時(shí)器超聲波測(cè)距距離上限值距離盲區(qū)值===顯示值= C C C顯示值= 測(cè)量段碼轉(zhuǎn)換顯示設(shè)定段碼轉(zhuǎn)換距離報(bào)警值 》 》||》===報(bào)警輸出=N 超聲波測(cè)距程子序流程圖Y標(biāo)志=1?發(fā)送超聲波延時(shí)避開盲區(qū)收到回波否？預(yù)設(shè)時(shí)間？啟動(dòng)計(jì)時(shí)器T0停
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