基于at89s51單片機(jī)的超聲波測距儀設(shè)計(jì)-文庫吧資料
2025-07-02 13:14本頁面
【正文】 強(qiáng)的抗干擾能力。： 超聲波發(fā)射電路原理圖超聲波接收電路采用的是集成電路CX20106A，這是一款紅外線檢波接收的專用芯片，常用于電視機(jī)紅外遙控接收器。如果沒加電壓，當(dāng)共振板接受到超聲波時(shí)，將壓迫壓電振蕩器作振動，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號，這時(shí)它就成為超聲波接受轉(zhuǎn)換器。它具有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板。TCT4010是一款常用的超聲波發(fā)射接收器件，由一塊發(fā)射端T和一塊接收端R共同組成。衰減：傳播到空氣中的超聲波強(qiáng)度隨距離的變化成比例地減弱，這是因?yàn)檠苌洮F(xiàn)象所導(dǎo)致的在球形表面上的擴(kuò)散損失，也是因?yàn)榻橘|(zhì)吸收能量產(chǎn)生的吸收損失。式中，t=溫度 (℃)也就是說，聲音傳播速度隨周圍溫度的變化而有所不同。同時(shí)，由于不規(guī)則反射，通?？赡芎茈y探測到表面振動幅度很大的物體。由于金屬、木材、混凝土、玻璃、橡膠和紙等可以反射近乎100％的超聲波，因此我們可以很容易地發(fā)現(xiàn)這些物體。超聲波設(shè)備的外表面尺寸易于獲得精確的輻射。在這種比較低的傳播速度下，波長很短，這就意味著可以獲得較高的距離和方向分辨率。波長與輻射：波的傳播速度是用頻率乘以波長來表示。5最后再讓我們再看看CX20106A集成塊內(nèi)電路方框圖與它的典型應(yīng)用電路。17OUT遙控指令信號輸出端該端口為集電極開路輸出端。05fo帶通濾波器中心頻率設(shè)置端該腳與電源間所接電阻器，是用來設(shè)置帶通濾波器的中心頻率fo，電阻值為200kΩ時(shí)，中心頻率fo=40kHz；電阻值為220kΩ時(shí)，則中心頻率fo=38kHz。3C2檢波電容連接端該腳與地之間接有檢波電容，電容量大為平均值檢波，瞬態(tài)響應(yīng)靈敏度低；電容量小，則為峰值檢波，瞬態(tài)響應(yīng)靈敏度高，但檢波輸出的脈寬變動大，容易造成遙控誤動作。電阻值大，容量值小，則增益低；反之則高。5kΩ?！?集電極開路輸出，能直接驅(qū)動TTL或COMS電路。由于沒有使用電感，能夠不受磁場的感染，因此抗干擾能力強(qiáng)?！?功耗低，Vcc=5V時(shí)，其典型功耗為9mW。由于考慮到紅外遙控常用的載波頻率為38KHz與測距超聲波頻率40KHz較為接近，所依可利用它作為超聲波檢測電路。 CX20106A紅外接收放大模塊的設(shè)計(jì)CX20106A是日本索尼公司生產(chǎn)的紅外遙控信號接收集成電路，廣泛應(yīng)用于視頻、音頻、空調(diào)、風(fēng)扇等各種遙控系統(tǒng)中作遙控信號接收電路。當(dāng)處于空閑模式下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，當(dāng)處于掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。 AT89S51的外形圖AT89S51具有以下幾個(gè)特點(diǎn)： 4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器，128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷， 2個(gè)全雙工串行通信口，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。定時(shí)器控 制顯示器調(diào)制器振蕩器超生發(fā)射器計(jì)時(shí)器接受檢測超生接收器 系統(tǒng)原理框圖2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)AT89S51的基本設(shè)計(jì)[1]AT89S51是一個(gè)功耗低，性能高的CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，此器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造而成，兼容標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令系統(tǒng)和80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，功能如此強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)AT89S51可作為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。單片機(jī)通過引腳經(jīng)過反相器來控制超聲波的發(fā)送，然后單片機(jī)不停的檢測INT0引腳，當(dāng)INT0引腳的電平從高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)就認(rèn)為超聲波已經(jīng)返回。：單片機(jī)控制器超聲波發(fā)送超聲波接收LED顯示掃描驅(qū)動 超聲波測距系統(tǒng)框圖本系統(tǒng)主要由超聲波發(fā)射電路和超聲波檢測接收電路、單片機(jī)系統(tǒng)及顯示電路三部分組成。本課題屬于近距離的測量，可以采用常用的壓電式超聲波換能器來實(shí)現(xiàn)。因此利用超聲波測距，能在人們?nèi)粘：涂茖W(xué)研究中，測量到不容易被測量的距離，如液位測量、礦井深度、彎道長度等等，減少了測量成本和測量危險(xiǎn)。超聲波作為測距，已經(jīng)在很多領(lǐng)域起著非常重要的作用。本課題將使用AT89S51, CX20106A紅外接收專用放大電路，TCT4010超聲波傳感器和數(shù)字化的溫度傳感器DS18B20設(shè)計(jì)的超聲波測距儀。可行性分析：根據(jù)式子在MCU中建一溫度速度表（溫度速度表精確到小數(shù)點(diǎn)后1位），由溫度傳感器輸出的溫度去查表，便找到了在該溫度下的超聲波傳播速度C，再由L=Ct便可以得出被測量距離。這導(dǎo)致了在工程應(yīng)用中的一系列問題，如造價(jià)高，互換性差，調(diào)試不方便等。關(guān)于溫度傳感器的選擇，在傳統(tǒng)的中、低溫測溫領(lǐng)域中采用的方法有熱敏電阻，半導(dǎo)體溫度傳感器等。當(dāng)溫度知道的情況下，通過該式就可以知道該溫度下超聲波的傳播速度了。然而在實(shí)際環(huán)境中，空氣溫度是一個(gè)不可不考慮的因素之一，因?yàn)槌暡ㄔ诳諝庵械膫鬏斔俣仍诤艽蟮某潭壬鲜且軠囟鹊挠绊?，不同的溫度超聲波擁有不同的傳輸速度，因此一般都還需要一個(gè)溫度補(bǔ)償，來計(jì)算出當(dāng)前空氣溫度下，超聲波的傳播速度。超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間t，就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距離障礙物之間的距離(s)，即：s=340t/2 。利用超聲波在空氣中的傳播速度為已知，測出超聲波從發(fā)射到遇到障礙物后返回所經(jīng)歷的時(shí)間t，再乘以超聲波的速度就得到聲源與障礙物之間的距離的二倍（2s），在把得到的距離除以2就得到了發(fā)射儀與被測物體之間的距離。of由單片機(jī)負(fù)責(zé)計(jì)時(shí)，所以此系統(tǒng)的測量精度理論上可以達(dá)到毫米級。超聲波傳感器包括發(fā)送器和接收器，但一個(gè)超聲波傳感器也可具有發(fā)送聲波和接收聲波的雙重作用。超聲波是指頻率大于20KHz的機(jī)械波。通過實(shí)際測試使用證明，該超聲波測試系統(tǒng)工作穩(wěn)定，測距精度高，性能良好，可廣泛應(yīng)用到實(shí)際中以
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