基于單片機(jī)的超聲波測(cè)距儀設(shè)計(jì)(存儲(chǔ)版)
【正文】 DELAY(20)。 BUFFER[2]=CONVERT[XM2]。 CL=1。 //盲區(qū) WHILE(I) { } I=0。 S=T*CSBC/2。 IF(JPJS4) JPJS=0。 CASE 4: K4CL()。}VOID K3CL(){SJ3=SJ3+10。}VOID OFFMSD() { IF (BUFFER[0] == 0X3F) BUFFER[0] = 0X00。IF(SJ2500)SJ2=40。 CASE 3: K3CL()。 XX++。 T=TH0。 } TR0=1。 CSBDS++。 XM1=(S100*XM0)/10。OPTO。 //將值轉(zhuǎn)換成 LED 段碼 OFFMSD()。 IF(SSJ3) { BUFFER[2]=0X76。 JPJS=0。 TL0=0X00。VOID K3CL()。BIT CL。外圍元件不是很多，所以調(diào)試應(yīng)該不會(huì)太難。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。超聲波發(fā)射換能器與接收換能器在結(jié)構(gòu)上稍有不同，使用時(shí)應(yīng)分清器件上的標(biāo)志。單片機(jī)用 端口輸出超聲波換能器所需的40kHz 的方波信號(hào)，利用外中斷 0 口監(jiān)測(cè)超聲波接收電路輸出的返回信號(hào)。設(shè)計(jì)的最終結(jié)果是使超聲波測(cè)距儀能夠產(chǎn)生超聲波，實(shí)現(xiàn)超聲波的發(fā)送與接收，從而實(shí)現(xiàn)利用超聲波方法測(cè)量物體間的距離。若能將超聲波接收電路用金屬殼屏蔽起來(lái)，則可提高抗干擾能力。為了有利于程序結(jié)構(gòu)化和容易計(jì)算出距離，主程序采用 C 語(yǔ)言編寫。其部分源程序如下： RECEIVE0：PUSH PSW PUSH ACC CLR EX0 ；關(guān)外部中斷 0 MOV R7, TH0 ；讀取時(shí)間值 MOV R6, TL0? CLR C MOV A, R6 SUBB A, 0BBH；計(jì)算時(shí)間差 MOV 31H, A ；存儲(chǔ)結(jié)果 電信學(xué)院綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告小組成員：蘇濤 胡朝 楊宇翔 4MOV A, R7 SUBB A, 3CH MOV 30H, A SETB EX0 ；開外部中斷 0 POP ACC POP PSW RETI 主程序流程圖 軟件分為兩部分，主程序和中斷服務(wù)程序，如圖 31（a）（ b） (c) 所示。其中只畫出前方測(cè)距電路的接線圖，左側(cè)和右側(cè)測(cè)距電路與前方測(cè)距電路相同，故省略之。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號(hào)，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片會(huì)發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)產(chǎn)生超聲波，這時(shí)它就是一個(gè)超聲波發(fā)生器；反之，如果兩電極問(wèn)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)，這時(shí)它就成為超聲波接收換能器。為了增加所測(cè)量的覆蓋范圍、減小測(cè)量誤差，可采用多個(gè)超聲波換能器分別作為多路超聲波發(fā)射／接收的設(shè)計(jì)方法。 5l 系列單片機(jī)提供以下功能： 4 kB 存儲(chǔ)器；256 BRAM；32 條工／O 線；2 個(gè) 16b 定時(shí)／計(jì)數(shù)器；5 個(gè) 2 級(jí)中斷源；1 個(gè)全雙向的串行口以及時(shí)鐘電路。表 11 超聲波波速與溫度的關(guān)系表溫度（℃） 30 20 10 0 10 20 30 100聲速（m／s） 313 319 325 323 338 344 349 386表 11 超聲波測(cè)距儀原理框圖如下圖單片機(jī)發(fā)出 40kHZ 的信號(hào)，經(jīng)放大后通過(guò)超聲波發(fā)射器輸出；超聲波接收器將接收到的超聲波信號(hào)經(jīng)放大器放大，用鎖相環(huán)電路進(jìn)行檢波處理后，啟動(dòng)單片機(jī)中斷程序，測(cè)得時(shí)間為 t，再由軟件進(jìn)行判別、計(jì)算，得出距離數(shù)并送 LED 顯示。如果測(cè)距精度要求很高，則應(yīng)通過(guò)溫度補(bǔ)償?shù)姆椒右孕Ｕ?。特別是該系列單片機(jī)片內(nèi)的Flash 可編程、可擦除只讀存儲(chǔ)器(E~PROM)，使其在實(shí)際中有著十分廣泛的用途，在便攜式、省電及特殊信息保存的儀器和系統(tǒng)中更為有用。接收換能器對(duì)聲波脈沖的直接接收能力將決定最小的可測(cè)距離。超聲波換能器內(nèi)部有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)換能板。電路原理圖如見附件。當(dāng)收到超聲波反射波時(shí)，接收電路輸出端產(chǎn)生一個(gè)負(fù)跳變，在 INT0 或 INT1 端產(chǎn)生一個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)，單片機(jī)響應(yīng)外部中斷請(qǐng)求，執(zhí)行外部中斷服務(wù)子程序，讀取時(shí)間差，計(jì)算距離。 測(cè)出距離后結(jié)果將以十進(jìn)制 BCD 碼方式送往 LED 顯示約 ，然后再發(fā)超聲波脈沖重復(fù)測(cè)量過(guò)程。部分源程序如下： RECEIVE1：PUSH PSWPUSH ACC CLR EX1 ；關(guān)外部中斷 1 JNB , RIGHT ； 引腳為 0,轉(zhuǎn)至右測(cè)距電路中斷服務(wù)程序JNB , LEFT ； 引腳為 0,轉(zhuǎn)至左測(cè)距電路中斷服務(wù)程序 RETURN：SETB EX1；開外部中斷 1 POP ACC POP PSW RETI RIGHT： ... ；右測(cè)距電路中斷服務(wù)程序入口 AJMP RETURN LEFT：... ；左測(cè)距電路中斷服務(wù)程序入口 AJMP RETURN4 系統(tǒng)的軟硬件的調(diào)試超聲波測(cè)距儀的制作和調(diào)試都比較簡(jiǎn)單，其中超聲波發(fā)射和接收采用 Φ15 的超聲波換能器 TCT4010F1（T 發(fā)射）和 TCT4010S1（R 接收） ，中心頻率為 40kHz，安裝時(shí)應(yīng)保持兩換能器中心軸線平行并相距 4～8cm，其余元件無(wú)特殊要求。但是對(duì)設(shè)計(jì)有一個(gè)很好的理論基礎(chǔ)。采用 12MHz 高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定時(shí)鐘頻率，減小測(cè)量誤差。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號(hào)，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片會(huì)發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)產(chǎn)生超聲波，這時(shí)它就是一個(gè)超聲波發(fā)生器；反之，如果兩電極問(wèn)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)
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