超聲波測距儀的設(shè)計說明書(編輯修改稿)
2025-08-30 06:58 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ，超聲波轉(zhuǎn)換器 T4016 即向外輻射頻率為 40KHZ 的超聲波信號，電路無需調(diào)試即可工作。電路工作電壓 9V，工作電流約 25mA，發(fā)射距離大于 9m。沈陽大學(xué)課程設(shè)計 7 超聲波發(fā)射電路接收放大單元的作用是對有用的信號進行放大，并抑制其它的噪聲和干擾，從而達到最大信噪比，以利檢測單元的正確檢測。超聲波回波經(jīng)超聲波接收傳感器，電容隔直流濾波，一級放大，二級放火后，在解碼器的輸出端有信號時將得到低電平進入單片機以產(chǎn)生中斷用于計時根據(jù)地路需求，需要接受放大電路能將微弱信號放大，放大倍數(shù)要求超聲波接收器將接收到回波信號轉(zhuǎn)換成電壓信號（正弦波），信號經(jīng)過兩級放大以后，應(yīng)輸出的方波幅度較大的正弦波，放大電路有兩片 u741 完成。沈陽大學(xué)課程設(shè)計 8 超聲波接收電路 超聲波顯示電路超聲波測距儀顯示模塊如圖 43 所示。通過單片機的P2P2P2P27 四個管腳的信號控制四個三極管的 B 級，利用三極管的開關(guān)特性，實現(xiàn)數(shù)碼管的點亮，從而實現(xiàn)動態(tài)顯示。采用 LED 動態(tài)顯示，數(shù)據(jù)經(jīng)過芯片的計算后傳到 LED 上，顯示精度是厘米。 顯示電路原理圖沈陽大學(xué)課程設(shè)計 9 超聲波測距儀的軟件設(shè)計主要由主程序、超聲波發(fā)生子程序、超聲波接收中斷程序及顯示子程序組成。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。 超聲波測距儀的算法設(shè)計 超聲波測距的原理為超聲波發(fā)生器 T 在某一時刻發(fā)出一個超聲波信號，當(dāng)這個超聲波遇到被測物體后反射回來，就被超聲波接收器 R 所接收到。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。距離的計算公式為： d=s/2=(ct)/2 （1） 其中，d 為被測物與測距儀的距離，s 為聲波的來回的路程，c 為聲速，t 為聲波來回所用的時間。 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。當(dāng)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。其部分源程序如下： 沈陽大學(xué)課程設(shè)計 10 RECEIVE0：PUSH PSW PUSH ACC CLR EX0 ；關(guān)外部中斷 0 ? MOV R7, TH0 ；讀取時間值 MOV R6, TL0? CLR C MOV A, R6 SUBB A, 0BBH；計算時間差 MOV 31H, A ；存儲結(jié)果 MOV 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（a）（b） (c) 所示。主程序完成初始化工作、各路超聲波發(fā)射和接收順序的控制。 定時中斷服務(wù)子程序完成三方向超聲波的輪流發(fā)射，外部中斷服務(wù)子程序主要完成時間值的讀取、距離計算、結(jié)果的輸出等工作。沈陽大學(xué)課程設(shè)計 11 主程序首先是對系統(tǒng)環(huán)境初始化，設(shè)置定時器 T0 工作模式為16 位定時計數(shù)器模式。置位總中斷允許位 EA 并給顯示端口 P0 和P1 清 0。然后調(diào)用超聲波發(fā)生子程序送出一個超聲波脈沖，為了避免超聲波從發(fā)射器直接傳送到接收器引起的直射波觸發(fā)，需要延時約 ms（這也就是超聲波測距儀會有一個最小可測距離的原因）后，才打開外中斷 0 接收返回的超聲波信號。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(dāng)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
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