基于單片機(jī)超聲波測(cè)距器(編輯修改稿)
2025-07-24 21:08 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 能量消耗緩慢,在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn),因而超聲波經(jīng)常用于距離的測(cè)量。如測(cè)距儀和物位測(cè)量?jī)x等都可以通過(guò)超聲波來(lái)實(shí)現(xiàn)。但由于超聲波傳感器的成本較高,所以一般運(yùn)用于專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域,民用產(chǎn)品中運(yùn)用較少?？紤]到一般情況下對(duì)測(cè)距的要求較低,可在一定程度上犧牲其精確度和測(cè)距范圍,從而降低成本,使其運(yùn)用范圍大大擴(kuò)展。本文所論述的超聲波測(cè)距系統(tǒng)主要由聲波發(fā)射電路，回波接收電路和單片機(jī)控制電路及LCD顯示電路，靈活性強(qiáng)，可靠性高，計(jì)算簡(jiǎn)單，易于做到實(shí)時(shí)控制，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。聲波在其傳播介質(zhì)中被定義為縱波。當(dāng)聲波受到尺寸大于其波長(zhǎng)的目標(biāo)物體阻擋時(shí)就會(huì)發(fā)生反射；反射波稱(chēng)為回聲。假如聲波在介質(zhì)中傳播的速度是已知的，而且聲波從聲源到達(dá)目標(biāo)然后返回聲源的時(shí)間可以測(cè)量得到，從聲波到目標(biāo)的距離就可以精確地計(jì)算出來(lái)。這就是本系統(tǒng)的測(cè)量原理。 超聲波傳感器結(jié)構(gòu)圖由于此超聲波測(cè)距儀可以實(shí)現(xiàn)雙向測(cè)距，所以需進(jìn)行測(cè)距選擇，而這個(gè)測(cè)距選擇就以自動(dòng)選擇功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。 測(cè)距的原理圖，是利用檢測(cè)聲波發(fā)出到接收到被測(cè)物反射回波的時(shí)間來(lái)測(cè)量距離其原理如圖所示，對(duì)于距離較短和要求不高的場(chǎng)合我們可認(rèn)為空氣中的聲速為常數(shù)，我們通過(guò)測(cè)量回波時(shí)間T利用公式S=C*(T/2) 其中，S為被測(cè)距離、V為空氣中聲速、T為回波時(shí)間（T=T1+T2），可以計(jì)算出路程，這種方法不受聲波強(qiáng)度的影響，直接耦合信號(hào)的影響也可以通過(guò)設(shè)置“時(shí)間門(mén)”來(lái)加以克服。這樣可以求出距離：S=C(T1T2)/2。 單片機(jī)系統(tǒng)電路單片機(jī)選用的是ATMEL公司新推出的AT89S52。該芯片具有低功耗、高性能的特點(diǎn)，是采用CMOS工藝的8位單片機(jī)。AT89S52還有以下主要特點(diǎn)： ①采用了ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)器（NVSRAM）技術(shù)； ②其片內(nèi)具有256字節(jié)RAM，8KB的可在線編程（ISP）FLASH存儲(chǔ)器； ③有2種低功耗節(jié)電工作方式：空閑模式和掉電模式 ④片內(nèi)含有一個(gè)看門(mén)狗定時(shí)器（WDT），WDT包含一個(gè)14位計(jì)數(shù)器和看門(mén)狗定時(shí)器復(fù)位寄存器(WDTRST)，只要對(duì)WDTRST按順序先寫(xiě)入01EH，后寫(xiě)入0E1H，WDT便啟動(dòng)，當(dāng)CPU由于擾動(dòng)而使程序陷入死循環(huán)或“跑飛”狀態(tài)時(shí)，WDT即可有效地使系統(tǒng)復(fù)位，提高了系統(tǒng)的抗干擾性能。 單片機(jī)系統(tǒng)圖 時(shí)鐘電路 單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)用來(lái)提供單片機(jī)片內(nèi)各種微操作的時(shí)間基準(zhǔn)，時(shí)鐘信號(hào)通常用兩種電路形式得到:內(nèi)部振蕩和外部振蕩。MCS51單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，引腳XTALl和XTAL2分別是此放大電器的輸入端和輸出端，由于采用內(nèi)部方式時(shí)，電路簡(jiǎn)單，所得的時(shí)鐘信號(hào)比較穩(wěn)定，實(shí)際使用中常采用這種方式，如圖22所示在其外接晶體振蕩器(簡(jiǎn)稱(chēng)晶振)或陶瓷諧振器就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式，片內(nèi)高增益反向放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起可構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。圖22中外接晶體以及電容C2和C1構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，它們起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，其值均為30P左右，晶振頻率選12MHz。 復(fù)位電路 為了初始化單片機(jī)內(nèi)部的某些特殊功能寄存器，必須采用復(fù)位的方式，復(fù)位后可使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初始狀態(tài)開(kāi)始正常工作。單片機(jī)的復(fù)位是靠外電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在正常運(yùn)行情況下，只要RST引
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