【正文】 0。while(csbint) //判斷接收回路是否收到超聲波的回波{i++。i=yzsj。csbout=1。delay(1700)。csbint=1。TH1=0x00。 測出距離后結果將以十進制 BCD碼方式送往 LED顯示約，然后再發(fā)超聲波脈沖重復測量過程。由于采用單片機采用的是1812 MHz的晶振，計時器每計一個數(shù)就是 1μs，當超聲波測距子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。超聲波頭發(fā)送完送超聲波后，立即啟動內部計時器 T0進行計時，為了避免超聲波從發(fā)射頭直接傳送到接收頭引起的直射波觸發(fā)，這時，單片機需要延時約 2ms時間（這也就是超聲波測距儀會有一個最小可測距離的原因，稱之為盲區(qū)值）后，才啟動對單片機 。測距間隔中，整個程序主要進行循環(huán)顯示測量結果。置位總中斷允許位 EA。超聲波測距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 語言編程。報警輸出電路如圖 38。方式一：報警信號由單片機 端口輸出，繼電器輸出，可驅動較大的負載，電路由電阻 R三極管 BG繼電器 JDQ 組成，當測量值低于事先設定的報警值時，繼電器吸合，測量值高于設定的報警值時，繼電器斷開。6 伏交流是經過整流二極管 D1D4 整流成脈動直流后，經慮波電容C1 慮波后形成直流電，為保證單片機系統(tǒng)的可電，供電路中由 5 伏的三端稱壓集成電路進行穩(wěn)壓后輸出 5 伏的真流電供整個系統(tǒng)用電，為進一步提高電源質量，5 伏的直流電再次經過 CC4 濾波。數(shù)碼管采用動態(tài)掃描顯示，段碼輸出端口為單片機的 P2口，位碼輸出端口分別為單片機的、 口,數(shù)碼管位驅運用 PNP三極管 S9012三極管驅動。該接收電路結構簡單，性能較好，制作難度小。放大的信號通過檢波電路得到解調后的信號，即把多個脈沖波解調成多個大脈沖波。接收到的信號加到 BGBG2 組成的兩級放大器上進行放大。14圖 35：超聲波測距接收單元由于反射回來的超聲波信號非常微弱，所以接收電路需要將其進行放大。s的方波信號，頻率分別為 。s，所以只能產生半周期為 12181。每隔半周期時間，讓方波輸出腳的電平取反，便可產生 40kHz方波。方波的周期為1/40ms，即 25181。由于聲波在空氣中傳播時衰減，所以接收到的波形幅值較低，經接收電路放大，整形，最后輸出一負跳變，輸入單片機的 P3腳。40kHz的方波由 AT89S51單片機的 ，經 BG1推動超聲波脈沖變壓器，在脈沖變壓器次級形成 60VPP的電壓，加載到超聲波發(fā)送頭上，驅動超聲波發(fā)射頭發(fā)射超聲波。超聲波發(fā)射電路由電阻 R三極管BG超聲波脈沖變壓器 B及超聲波發(fā)送頭 T40構成，超聲波脈沖變壓器，在這里的作用是提高加載到超聲波發(fā)送頭兩產端的電壓，以提高超聲波的發(fā)射功率，從而提高測量距離。如圖 33。由 K1，K2 組成測距系統(tǒng)的按鍵電路。單片機將測得的時間與聲速相乘再除以 2即可得到測量值，最后經 3位數(shù)碼管將測得的結果顯示出來。超聲波接收頭接收到反射的回波后，經過接收電路處理后，向單片機 個低電平脈沖。單片機用 所需的 40kHz的方波信號， 端口監(jiān)測超聲波接收電路輸出的返回信號。單片機采用 AT89S51。10pF圖32 內部振蕩電路 超聲波測距系統(tǒng)構成本系統(tǒng)由單片機 AT89S51控制，包括單片機系統(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。石英晶體時：C1，C2＝30pF177。由于外部時鐘信號是通過一個2分頻觸發(fā)器后作為內部時鐘信號的，所以對外部時鐘信號的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時間和最大的低電平持續(xù)時間應符合產品技術條件的要求。采用外部時鐘的電路如圖5右圖所示。10F。如果使用石英晶體，推薦電容使用30pF177。外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容Cl、C2 接在放大器的反饋回路中構成并聯(lián)振蕩電路。AT89S51 中有一個用于構成內部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1 和XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。作輸入端時，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流（IIL） 。P3 口輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4 個TTL邏輯門電路。在訪問8 位地址的外部數(shù)據存儲器（如執(zhí)行MOVXRi 指令）時，P2 口線上的內容（也即特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中P2寄存器的內容） ，在整個訪問期間不改變。對端口寫“1” ，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（IIL） 。端口引腳 第二功能： MOSI（用于ISP編程） MISO（用于ISP編程） SCK （用于ISP編程）作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（IIL） 。P1口：Pl 是一個帶內部上拉電阻的8位雙向I／O口，Pl的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。在F1ash編程時，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。作為輸出口用時，每位能驅動8個TTL邏輯門電路，對端口寫“l(fā)”可作為高阻抗輸入端用。GND：地引腳功能說明空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時／計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。靈活的在系統(tǒng)編程（ISP字節(jié)或頁寫模式）功能特性概述：AT89S51 提供以下標準功能：4k 字節(jié)Flash 閃速存儲器，128字節(jié)內部RAM，32個I／O 口線，看門狗（WDT） ，兩個數(shù)據指針，兩個16 位定時／計數(shù)器，一個5 向量兩級中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內振蕩器及時鐘電路?？撮T狗（WDT）及雙數(shù)據指針低功耗空閑和掉電模式6個中斷源32個可編程I／O口線三級程序加密鎖－4k字節(jié)在系統(tǒng)編程（ISP）Flash閃速存儲器主要性能參數(shù)： AT89S51單片機AT89S51是美國ATMEL公司生產的低功耗，高性能CMOS8位單片機，片內含4k bytes的可系統(tǒng)編程的Flash只讀程序存儲器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技超聲波接收模塊超聲波發(fā)射模塊單片機控制系統(tǒng)（AT89S51）顯示模塊鍵盤模塊供電單元9術生產，兼容標準8051指令系統(tǒng)及引腳。單片機用 波換能器所需的 40kHz的方波信號， 端口監(jiān)測超聲波接收電路輸出的返回信號。圖 31：系統(tǒng)設計框圖硬件電路的設計主要包括單片機系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射電路和超聲波接收電路、報警輸出電路、供電電路等幾部分。發(fā)射電路由單片機輸出端直接驅動超聲波發(fā)送。開始測量超聲波信號開定時器關定時器數(shù)據運算顯示器接收檢測 電聲換能器電聲換能器驅動電路圖 23 超聲波測距系統(tǒng)框圖8第 3章 設計方案按照系統(tǒng)設計的功能的要求，初步確定設計系統(tǒng)由單片機主控模塊、顯示模塊、超聲波發(fā)射模塊、接收模塊共四個模塊組成。限制超聲波系統(tǒng)的最大可測距離存在四個因素：超聲波的幅度、反射物的質地、反射和入射聲波之間的夾角以及接收換能器的靈敏度。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，在長度方向上縮短。若在圖 a所示的已極化的壓電陶瓷上施加如圖 b所示極性的電壓，外部正電荷與壓電陶瓷的極化正電荷相斥，同時，外部負電荷與極化負電荷相斥。 壓電式超聲波發(fā)生器原理壓電型超聲波傳感器的工作原理：它是利用壓電效應的原理，壓電效應有逆效應和順效應，超聲波傳感器是可逆元件，超聲波發(fā)送器就是利用壓電逆效應的原理。它們所產生的超聲波的頻率、功率和聲波特性各不相同，因而用途也各不相同。電氣方式包括壓電型、磁致伸縮型和電動型等。表 21 聲速與溫度的關系溫度(℃) －30 －20 －10 0 10 20 30 100聲速(m/s) 313 319 325 323 338 344 349 3866圖 21 超聲波測距時序圖 超聲波發(fā)生器為了研究和利用超聲波，人們已經設計和制成了許多超聲波發(fā)生器。再由單機計算出距離，送 LED數(shù) 碼管顯示測量結果。渡越時間與氣體中的聲速相乘，就是聲波傳輸?shù)木嚯x。本測距系統(tǒng)采用超聲波渡越時間檢測法。相位檢測法雖然精度高，但檢測范圍有限。利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡單、易于做到實時控制，并且在測量精度方面能達到工業(yè)實用的要求。特別是應用于空氣測距，由于空氣中波速較慢，其回波信號中包含的沿傳播方向上的結構信息很容易檢測出來，具有很高的分辨力，因而其準確度也較其它方法為高。對于被測物處于黑暗、有灰塵、煙霧、電磁干擾、有毒等惡劣的環(huán)境下有一定的適應能力。超聲測距是一種非接觸式的檢測方式。5第 2章 超聲波測距原理概述超聲波是由機械振動產生的,可在不同介質中以不同的速度傳播。當收到超聲波的反射波時，接收電路輸出端產生一個負跳變，單片機檢測到這個負跳變信號后，停止內部計時器記時，讀取時間，計算距離,測量結果輸出給 LED顯示。本系統(tǒng)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。通過超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，單片機在發(fā)射時刻同時開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即反射回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計時。通過上節(jié)介紹我們知道，以單片機為核心的超聲波測距系統(tǒng)設計簡單、方便，而且測精度能達到工業(yè)要求。利用單片機準確計時，測距精度高，而且單片機控制方便，計算簡單。圖 11 基于單片機的超聲波測距系統(tǒng)框圖這種以單片機為核心的超聲波測距系統(tǒng)通過單片機記錄超聲波發(fā)射的時間和收到反射波的時間。超聲波波經反射物反射回來后，由傳感器接收端接收，再經接收電路放大、整形，控制單片機中斷口。對本課題的研究與設計，還能進一步提高自己的電路設計水平，深入對單片機的理解和應用。超聲波測距系統(tǒng)主要應用于汽車的倒車雷達、機器人自動避障行走、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場例如：液位、井深、管道長度等場合。比如溫度傳感器、光電傳感器、濕度傳感器、超聲波傳感器、紅外傳感器、壓力傳感器等等，其中，超聲波傳感器在測量方面有著廣泛、普遍的應用。 AT89S512目 錄ABSTRACT..............................