【正文】 、R11 一方面可以提高反向器 74LS04 輸出高電平的驅動能力，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。超聲波發(fā)射電路主要由反相器 74LS04 和超聲波發(fā)射換能器 T 構成，單片機 端口輸出的 40kHz 的方波信號一路經(jīng)一級反向器后送到超聲波換能器的一個電極，另一路經(jīng)兩級反向器后送到超聲波換能器的另一個電極，用這種推換形式將方波信號加到超聲波換能器的兩端，可以提高超聲波的發(fā)射強度。單片機用 端口輸出超聲波換能器所需的40kHz 的方波信號，利用外中斷 0 口監(jiān)測超聲波接收電路輸出的返回信號。單片機采用 AT89C51 或其兼容系列。此次設計采用反射波方式。超聲波測距的原理是利用超聲波的發(fā)射和接受，根據(jù)超聲波傳播的時間來計算出傳播距離。設計的最終結果是使超聲波測距儀能夠產(chǎn)生超聲波，實現(xiàn)超聲波的發(fā)送與接收，從而實現(xiàn)利用超聲波方法測量物體間的距離。5 設計總結由于時間和其它客觀上的原因，此次設計沒有做出實物。根據(jù)所設計的電路參數(shù)和程序，測距儀能測的范圍為 ～，測距儀最大誤差不超過 1cm。 硬件電路制作完成并調試好后，便可將程序編譯好下載到單片機試運行。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。 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。進入中斷后就立即關閉計時器 T0 停止計時，并將測距成功標志字賦值 1。超聲波發(fā)生子程序較簡單，但要求程序運行準確，所以采用匯編語言編程。為了有利于程序結構化和容易計算出距離，主程序采用 C 語言編寫。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。置位總中斷允許位 EA 并給顯示端口 P0 和 P1 清 0。 定時中斷服務子程序完成三方向超聲波的輪流發(fā)射，外部中斷服務子程序主要完成時間值的讀取、距離計算、結果的輸出等工作。其部分源程序如下： RECEIVE0：PUSH PSW PUSH ACC CLR EX0 ；關外部中斷 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 ；存儲結果 電信學院綜合實驗報告小組成員：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，主程序和中斷服務程序，如圖 31（a）（ b） (c) 所示。 在啟動發(fā)射電路的同時啟動單片機內部的定時器 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。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。我們知道 C 語言程序有利于實現(xiàn)較復雜的算法，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。其中只畫出前方測距電路的接線圖，左側和右側測距電路與前方測距電路相同，故省略之。圖 22 超聲波發(fā)射電路原理圖 電信學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，且片內有 4K 的 ROM，便于編程。實驗證明用 CX20226A 接收超聲波(無信號時輸出高電平)，具有很好的靈敏度和較強的抗干擾能力。 超聲波檢測接收電路集成電路 CX20226A 是一款紅外線檢波接收的專用芯片，常用于電視機紅外遙控接收器。當它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時，壓電晶片會發(fā)生共振，并帶動共振板振動產(chǎn)生超聲波，這時它就是一個超聲波發(fā)生器；反之，如果兩電極問未外加電壓，當共振板接收到超聲波時，將壓迫壓電晶片作振動，將機械能轉換為電信號，這時它就成為超聲波接收換能器。壓電式超聲波換能器是利用壓電晶體的諧振來工作的。輸出端采兩個反向器并聯(lián)，用以提高驅動能力。 超聲波發(fā)射電路超聲波發(fā)射電路原理圖如圖 22 所示。為了增加所測量的覆蓋范圍、減小測量誤差，可采用多個超聲波換能器分別作為多路超聲波發(fā)射／接收的設計方法。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、反射的質地、反射和入射聲波之間的夾角以及接收換能器的靈敏度。充分利用他的片內資源，即可在較少外圍電路的情況下構成功能完善的超聲波測距系統(tǒng)。電信學院綜合實驗報告小組成員：蘇濤 胡朝 楊宇翔 2掉電方式：保存 RAM 的內容，振蕩器停振，禁止芯片所有的其他功能直到下一次硬件復位。 5l 系列單片機提供以下功能： 4 kB 存儲器；256 BRAM；32 條工／O 線；2 個 16b 定時／計數(shù)器；5 個 2 級中斷源；1 個全雙向的串行口以及時鐘電路。 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。單片機用 端口輸出超聲波換能器所需的 40kHz 的方波信號，利用外中斷 0 口監(jiān)測超聲波接收電路輸出的返回信號。單片機采用 AT89C51 或其兼容系列。表 11 超聲波波速與溫度的關系表溫度（℃） 30 20 10 0