【正文】 型超聲波傳感器的工作原理：它是利用壓電效應(yīng)的原理，壓電效應(yīng)有逆效應(yīng)和順效應(yīng)，超聲波傳感器是可逆元件，超聲波發(fā)送器就是利用壓電逆效應(yīng)的原理。若外部施加的極性變反，如圖 c所示那樣，壓電陶瓷在厚度方向上伸長(zhǎng)，在長(zhǎng)度方向上縮短。開始測(cè)量超聲波信號(hào)開定時(shí)器關(guān)定時(shí)器數(shù)據(jù)運(yùn)算顯示器接收檢測(cè) 電聲換能器電聲換能器驅(qū)動(dòng)電路圖 23 超聲波測(cè)距系統(tǒng)框圖8第 3章 設(shè)計(jì)方案按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能的要求，初步確定設(shè)計(jì)系統(tǒng)由單片機(jī)主控模塊、顯示模塊、超聲波發(fā)射模塊、接收模塊共四個(gè)模塊組成。圖 31：系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖硬件電路的設(shè)計(jì)主要包括單片機(jī)系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射電路和超聲波接收電路、報(bào)警輸出電路、供電電路等幾部分。 AT89S51單片機(jī)AT89S51是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes的可系統(tǒng)編程的Flash只讀程序存儲(chǔ)器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技超聲波接收模塊超聲波發(fā)射模塊單片機(jī)控制系統(tǒng)（AT89S51）顯示模塊鍵盤模塊供電單元9術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)8051指令系統(tǒng)及引腳。4k字節(jié)在系統(tǒng)編程（ISP）Flash閃速存儲(chǔ)器三級(jí)程序加密鎖6個(gè)中斷源看門狗（WDT）及雙數(shù)據(jù)指針空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)／計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。GND：地在F1ash編程時(shí)，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（IIL） 。對(duì)端口寫“1” ，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（IIL） 。作輸入端時(shí)，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流（IIL） 。外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容Cl、C2 接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。10F。由于外部時(shí)鐘信號(hào)是通過一個(gè)2分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)的，所以對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時(shí)間和最大的低電平持續(xù)時(shí)間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。10pF圖32 內(nèi)部振蕩電路 超聲波測(cè)距系統(tǒng)構(gòu)成本系統(tǒng)由單片機(jī) AT89S51控制，包括單片機(jī)系統(tǒng)、發(fā)射電路與接收放大電路和顯示電路幾部分組成，如圖 31 所示。單片機(jī)用 所需的 40kHz的方波信號(hào)， 端口監(jiān)測(cè)超聲波接收電路輸出的返回信號(hào)。單片機(jī)將測(cè)得的時(shí)間與聲速相乘再除以 2即可得到測(cè)量值，最后經(jīng) 3位數(shù)碼管將測(cè)得的結(jié)果顯示出來。如圖 33。40kHz的方波由 AT89S51單片機(jī)的 ，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。方波的周期為1/40ms，即 25181。s，所以只能產(chǎn)生半周期為 12181。14圖 35：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。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。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，位碼輸出端口分別為單片機(jī)的、 口,數(shù)碼管位驅(qū)運(yùn)用 PNP三極管 S9012三極管驅(qū)動(dòng)。方式一：報(bào)警信號(hào)由單片機(jī) 端口輸出，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。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。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。由于采用單片機(jī)采用的是1812 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。TH1=0x00。delay(1700)。i=yzsj。}19TR1=0。csbint=1。產(chǎn)生的超聲波個(gè)數(shù)為UCSBFS SEGMENT CODERSEG UCSBFSPUBLIC CSBFSCSBFS:mov R6,8h 。本測(cè)距板 1s測(cè)量 45次，超聲波發(fā)送功率較大時(shí)，測(cè)量距離遠(yuǎn)，則相應(yīng)的下限值（盲區(qū)）應(yīng)設(shè)置為高值。這種方式，加大的超聲波了送頭的余振時(shí)間，造成超聲波測(cè)距盲區(qū)值較大（本系統(tǒng)盲區(qū)值為 40厘米） 。老師指導(dǎo)了我的設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)、思路、同時(shí)提供了一些專業(yè)知識(shí)的幫助,從電路的設(shè)計(jì)到調(diào)試整個(gè)過程中，我都從老師那里學(xué)會(huì)了很多專業(yè)方面的知識(shí)。24附錄一：基于 AT89S51單片機(jī)超聲波測(cè)距系統(tǒng)電原理圖 25附錄二 基于 AT89S51單片機(jī)超聲波測(cè)距系統(tǒng) PCB圖26附錄三 基于 AT89S51單片機(jī)超聲波測(cè)距系統(tǒng)焊接組裝圖27附錄四 基于 AT89S51單片機(jī)超聲波測(cè)距系統(tǒng) C語言原程序////////////////////////////////////////////////////////////// AT89S51超聲波測(cè)距系統(tǒng) //// 賈 源 //// 2022年4月 //// ：1211716 //// //// //// 晶振：12M //// 系統(tǒng)盲區(qū)值：40厘米 //// 測(cè)量上限：699厘米 //////////////////////////////////////////////////////////////include include define uchar unsigned chardefine uint unsigned intdefine k1 P3_7 //k1功能鍵define k2 P3_6 //k2數(shù)值調(diào)整鍵define bjh P3_1 //定值輸出define sx P0_2 //報(bào)警值輸出（聲音）define csbout P2_7 //超聲波發(fā)送define csbint P3_5 //超聲波接收28uchar ec,cls。//0~9段碼uint zzz,dz,zzbl,i,jsz,yzsj,kk,s,ss。 //數(shù)碼管位驅(qū)動(dòng)sbit LED2 = P3^2。sbit k22=ke^2。sbit d=ke^6。sbit zj2=kw^2。 //顯示轉(zhuǎn)換函數(shù)29void time()。void bgcl()。void csbsc()。 //開中斷 TMOD=0x11。 //設(shè)定時(shí)值為20220us（20ms）TR0=1。 temp1=15。cls=5。 //盲區(qū)設(shè)定k12=1。bjh=1。 //測(cè)量次數(shù)while(1){if (ec==1){ ec=0。 //調(diào)用轉(zhuǎn)換段碼功能模塊offmsd()。}31else {sx=0。LED1=0。P2=buffer[1]。delay(50)。LED3=1。buffer[2]=0x93。}else{xm0=jsz/100。buffer[1]=convert[xm1]。TH0=0xD8。 }void time () //計(jì)時(shí)處理模塊{sec20++。 if (ec3) { ec=0。 //秒計(jì)時(shí) if (sec=3) { sec=0。k11) {b=1。if (b==1){ sx=0。sec=0。}35c=0。jpzcx()。mq=ss。scanLED()。k12=k11。if (!k22amp。else buffer[2]=convert[xm0]。k11) c=1。c=0。k21) {xm1++。scanLED()。k22=k21。while(!c){k11=k1。if (xm29)xm2=0。if (!k12amp。kk=xm0*100+xm1*10+xm2。TH1=0x00。delay(1700)。i=yzsj。}TR1=0。csbint=1。}else{bjh=1。 //測(cè)量2次/秒}void offmsd() //百位為數(shù)0判斷模塊{ if (buffer[2]==0x81) //如果值為零時(shí)百位不顯示 buffer[2] = 0xff。}void csbsc(){csbc=。 //計(jì)算測(cè)量結(jié)果jsz=jsz/2。s=s*256+TL1。while(csbint) //判斷接收回路是否收到超聲波的回波{i++。csbout=1。csbint=1。k12=k11。k11) {c=1。else buffer[0]=convert[xm2]。if (!k22amp。}buffer[1]=convert[xm1]。amp。}if (e==1)37buffer[1]=0xFF。