基于單片機的超聲波測距儀設(shè)計(完整版)
【正文】 測距儀能測的范圍為 ～，測距儀最大誤差不超過 1cm。此次設(shè)計采用反射波方式。上位電阻 R1O、R11 一方面可以提高反向器 74LS04 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，縮短其自由振蕩時間。適當更改電容 C4 的大小，可以改變接收電路的靈敏度和抗干擾能力。這樣只要計算出從發(fā)出超聲波信號到接收到返回信號所用的時間，就可算出超聲波發(fā)生器與反射物體的距離。若能將超聲波接收電路用金屬殼屏蔽起來，則可提高抗干擾能力。 //顯示函數(shù)VOID TIMETOBUFFER()。 //開中斷 TMOD=0X11。 CSBINT=1。 K4CL()。 BUFFER[1]=0X40。 }}VOID SCANLED() //顯示功能模塊{ DIGIT=0X04。 //P1 口置高電平（關(guān)閉） IF((P3amp。 BUFFER[0]=CONVERT[XM0]。 TH0=0X00。 IF(I=2450) //上限值 CSBINT=0。 CL=0。 SWITCH(JPJS) { CASE 1: K1CL()。 } } }}電信學(xué)院綜合實驗報告小組成員：蘇濤 胡朝 楊宇翔 13VOID K1CL(){SJ1=SJ1+5。S=SJ3。SX1=SX1/CSBC。S=SJ1。 CASE 2: K2CL()。 IF(K1!=1) // 判斷開關(guān)是否按下 { DELAY(400)。 TH1=0X9E。 I=10。}VOID TIMER1INT (VOID) INTERRUPT 3 USING 2 { TH1=0X9E。 DIGIT=1。 I3。 } ELSE TIMETOBUFFER()。 WHILE(1) { KEYSCAN()。 CL=0。 //定時器 0 中斷允許 ET1=1。VOID K1CL()。//顯示標識UNSIGNED CHAR CONVERT[10]={0X3F,0X06,0X5B,0X4F,0X66,0X6D,0X7D,0X07,0X7F,0X6F}。當收到超聲波反射波時，接收電路輸出端產(chǎn)生一個負跳變，在 INT0 或 INT1 端產(chǎn)生一個中斷請求信號，單片機響應(yīng)外部中斷請求，執(zhí)行外部中斷服務(wù)子程序，讀取時間差，計算距離。我們知道 C 語言程序有利于實現(xiàn)較復(fù)雜的算法，匯編語言程序則具有較高的效率且容易精細計算程序運行的時間，而超聲波測距儀的程序既有較復(fù)雜的計算（計算距離時） ，又要求精細計算程序運行時間（超聲波測距時） ，所以控制程序可采用 C 語言和匯編語言混合編程。超聲波換能器內(nèi)部有兩個壓電晶片和一個換能板。單片機采用 AT89C51 或其兼容系列。5 設(shè)計總結(jié)由于時間和其它客觀上的原因，此次設(shè)計沒有做出實物。 前方測距電路的輸出端接單片機 INT0 端口，中斷優(yōu)先級最高，左、右測距電路的輸出通過與門 IC3A 的輸出接單片機 INT1 端口，同時單片機 和 接到 IC3A 的輸入端，中斷源的識別由程序查詢來處理，中斷優(yōu)先級為先右后左。由于采用的是 12 MHz 的晶 振，計數(shù)器每計一個數(shù)就是 1μs，當主程序檢測到接收成功的標志位后，將計數(shù)器 T0 中的數(shù)（即超聲波來回所用的時間）按式（2）計算，即可得被測物體與測距儀之間的距離，設(shè)計時取 20℃時的聲速為 344 m/s 則有： d=(ct)/2=172T0/10000cm (2)其中，T0 為計數(shù)器 T0 的計算值。 在啟動發(fā)射電路的同時啟動單片機內(nèi)部的定時器 T0，利用定時器的計數(shù)功能記錄超聲波發(fā)射的時間和收到反射波的時間。圖 22 超聲波發(fā)射電路原理圖 電信學(xué)院綜合實驗報告小組成員：蘇濤 胡朝 楊宇翔 3圖 23 超聲波檢測接收電路 超聲波測距系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計本系統(tǒng)的特點是利用單片機控制超聲波的發(fā)射和對超聲波自發(fā)射至接收往返時間的計時，單片機選用 AT89C51，經(jīng)濟易用，且片內(nèi)有 4K 的 ROM，便于編程。壓電式超聲波換能器是利用壓電晶體的諧振來工作的。限制該系統(tǒng)的最大可測距離存在 4 個因素：超聲波的幅度、反射的質(zhì)地、反射和入射聲波之間的夾角以及接收換能器的靈敏度。 51 系列單片機的功能特點及測距原理 51 系列單片機的功能特點 5l 系列單片機中典型芯片 (AT89C51)采用 40 引腳雙列直插封裝(DIP)形式，內(nèi)部由CPU，4kB 的 ROM，256 B 的 RAM，2 個 16b 的定時／計數(shù)器 TO 和 T1，4 個 8 b 的工／O 端 I：IP0，P1，P2 ，P3 ，一個全雙功串行通信口等組成。在使用時，如果溫度變化不大，則可認為聲速是基本不變的。超聲波發(fā)射器放大電路超聲波接收器放大電路鎖相環(huán)檢波電路定時器 單片機 控制 顯示器圖 11 超聲波測距儀原理框圖2 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計硬件電路的設(shè)計主要包括單片機系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射電路和超聲波檢測接收電路三部分?？臻e方式：CPU 停止工作，而讓 RAM、定時／計數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。由于超聲波屬于聲波范圍，其波速 C 與溫度有關(guān)。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，使用時應(yīng)分清器件上的標志。3 系
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