基于基于at89c2051單片機(jī)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)(編輯修改稿)
2025-07-16 12:58 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 電荷相斥，同時(shí)，外部負(fù)電荷與極化負(fù)電荷相斥。由于相斥的作用，壓電陶瓷在厚度方向上縮短，在長(zhǎng)度方向上伸長(zhǎng)。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。圖 22 壓電逆效應(yīng)圖 單片機(jī)超聲波測(cè)距系統(tǒng)構(gòu)成單片機(jī) AT89C51 發(fā)出短暫的 40kHz 信號(hào)，經(jīng)放大后通過超聲波換能器輸出；反射后的超聲波經(jīng)超聲波換能器作為系統(tǒng)的輸入，鎖相環(huán)對(duì)此信號(hào)鎖定，產(chǎn)生鎖定信號(hào)啟動(dòng)單片機(jī)中斷程序，讀出時(shí)間 t，再由系統(tǒng)軟件對(duì)其進(jìn)行計(jì)算、判別后，相應(yīng)的計(jì)算結(jié)果被送至 LED 數(shù)碼管進(jìn)行顯示。限制超聲波系統(tǒng)的最大可測(cè)距離存在四個(gè)因素：超聲波的幅度、反射物的質(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。接收換能器對(duì)聲波脈沖的直接接收能力將決定最小可測(cè)距離。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)框圖三、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。單片機(jī)使用 51 系列的 AT89C2051 單片機(jī)，該單片機(jī)工作性能穩(wěn)定，同時(shí)也是在單片機(jī)課程設(shè)計(jì)中經(jīng)常使用到的控制芯片。發(fā)射電路由單片機(jī)輸出端直接驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)送。接收電路使用三極管組成的放大電路，該電路簡(jiǎn)單，調(diào)試工作小較小。超聲波接收模塊超聲波發(fā)射模塊單片機(jī)控制系統(tǒng)（AT89C2051） 顯示模塊鍵盤模塊供電單元圖 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三部分。單片機(jī)采用 AT89C2051。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。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)， 端口監(jiān)測(cè)超聲波接收電路輸出的返回信號(hào)。顯示電路采用簡(jiǎn)單實(shí)用的 3 位共陽(yáng)LED 數(shù)碼管，段碼輸出端口為單片機(jī)的 P1 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)。 AT89C2051 單片機(jī)AT89C2051 是美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 2k bytes 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（PEROM）和 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM） ，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS5l 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位 央處理器和 Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大。AT89C2051 單片機(jī)可為您提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合。 主要性能參數(shù)與 MCS51 產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容 2k 字節(jié)可重擦寫閃速存儲(chǔ)器 1000 次擦寫周期 －6V 的工作電壓范圍 全靜態(tài)操作：0Hz－24MHz 兩級(jí)加密程序存儲(chǔ)器 1288 字節(jié)內(nèi)部 RAM 15 個(gè)可編程 I／O 口線 2 個(gè) l6 位定時(shí)／計(jì)數(shù)器 6 個(gè) 斷源 可編程串行 UART 通道 可直接驅(qū)動(dòng) LED 的輸出端口內(nèi)置一個(gè)模擬比較器 低功耗空閑和掉電模式 功能特性概述 AT89C2051 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：2k 字節(jié) Flash 閃速存儲(chǔ)器，128 字節(jié)內(nèi)部 RAM，15個(gè) I／O 口線，兩個(gè) 16 位定時(shí)／計(jì) 數(shù)器，—個(gè) 5 向量?jī)杉?jí) 斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，內(nèi)置—個(gè)精密比較器，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89C2051 可降至 0HZ 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e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 斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。 超聲波測(cè)距系統(tǒng)構(gòu)成本系統(tǒng)由 A T 8 9 C 2 0 5 1 單片機(jī)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。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三部分。單片機(jī)的晶振采用 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。通過單片機(jī)的 端口輸出超聲波換能器所需的 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)。顯示電路采用簡(jiǎn)單實(shí)用的 3 位共陽(yáng) LED 數(shù)碼管，段碼輸出端口為單片機(jī)的 P1 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)。超聲波接收頭接收到反射的回波后，經(jīng)過接收電路處理后，向單片機(jī) 輸入一個(gè)低電平脈沖。單片機(jī)控制著超聲波的發(fā)送，超聲波發(fā)送完畢后，立即啟動(dòng)內(nèi)部計(jì)時(shí)器 T0 計(jì)時(shí)，當(dāng)檢測(cè)到 由高電平變?yōu)榈碗娖胶?，立即停止?nèi)部計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)。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。 超聲波測(cè)距單片機(jī)系統(tǒng)超聲波測(cè)距單片機(jī)系統(tǒng)主要由：A T 8 9 C 2 0 5 1 單片機(jī)、晶振、復(fù)位電路、電源濾波部份構(gòu)成。如圖 31。圖 31：超聲波測(cè)距單片機(jī)系統(tǒng) 超聲波發(fā)射、接收電路超聲波發(fā)射、接收電路如圖 31。超聲波發(fā)射部份由電阻 R2 及超聲波發(fā)送頭 T40板成；接收電路由 BGBG2X 組成的兩組三級(jí)管放大電路組成；檢波電路、比較整形電路由 CDD2 及 BG3 組成。40kHz 的方波由 A T 8 9 C 2 0 5 1 單片機(jī)的 P 3 .5 驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)射頭發(fā)射超聲波，經(jīng)反射后由超聲波接收頭接收到 40kHz 的正弦波，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。該測(cè)距電路的 40kHz 方波信號(hào)由單片機(jī) A T 8 9 C 2 0 5 1 的 P 3 .5 發(fā)出。方波的周期為 1/40ms，即 25181。s，半周期為 。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)，頻率分別為 和 。本系統(tǒng)在編程時(shí)選用了后者，讓單片機(jī)產(chǎn)生約 的方波。圖 31：超聲波測(cè)距發(fā)送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 4 所示。接收到的信號(hào)加到 BGBG2 組成的兩級(jí)放大器
醫(yī)療健康相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1