超聲波測距儀設計-文庫吧資料
2025-07-06 08:23本頁面
【正文】 動能力。顯示電路采用簡單實用的4個七段共陽數(shù)碼管組成動態(tài)掃描電路 。采用12MHz高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定時鐘頻率，減小測量誤差。超聲波測距儀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)射電路和超聲波檢測接收電路三部分。實用的測距方法有兩種，一種是在被測距離的兩端，一端發(fā)射，另一端接收的直接波方式，適用于身高計；一種是發(fā)射波被物體反射回來后接收的反射波方式，適用于測距儀。以數(shù)字的形式顯示測量距離。但是對設計有一個很好的理論基礎。系統(tǒng)調(diào)試完后應對測量誤差和重復一致性進行多次實驗分析，不斷優(yōu)化系統(tǒng)使其達到實際使用的測量要求。根據(jù)實際情況可以修改超聲波發(fā)生子程序每次發(fā)送的脈沖寬度和兩次測量的間隔時間，以適應不同距離的測量需要。外中斷0，收到回波時進入PINT0: CLR TR0CLR TR1CLR ET1CLR EACLR EX0MOV 44H,TL0MOV 45H,TH0SETB 00HRETI 系統(tǒng)的軟硬件的調(diào)試超聲波測距儀的制作和調(diào)試都比較簡單，其中超聲波發(fā)射和接收采用模塊直接實現(xiàn)。部分源程序如下： INTT0: CLR EACLR TR0MOV TH0,00HMOV TL0,00HSETB ET1SETB EASETB TR0SETB TR1OUT : RET。如果當計時器溢出時還未檢測到超聲波返回信號，則定時器T0溢出中斷將外中斷0關閉，并將測距成功標志字賦值2以表示此次測距不成功。超聲波測距儀主程序利用外中斷0檢測返回超聲波信號，一旦接收到返回超聲波信號（即INT0引腳出現(xiàn)低電平），立即進入中斷程序。主程序流程圖：（a） 主程序流程圖（b）定時中斷子程序（c）外部中斷子程序 超聲波發(fā)生子程序和超聲波接收中斷程序（頻率約40kHz的方波），脈沖寬度為12μs左右，同時把計數(shù)器T0打開進行計時。，然后再發(fā)超聲波脈沖重復測量過程。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)， 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。主程序首先是對系統(tǒng)環(huán)境初始化，設置定時器T0工作模式為16位定時計數(shù)器模式。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。當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，單片機響應外部中斷請求，執(zhí)行外部中斷服務子程序，讀取時間差，計算距離。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。圖5超聲波接受檢測電路 LED顯示電路根據(jù)設計要求并綜合各方面因素，可以采用AT89S51單片機作為主控制器，用動態(tài)掃描法實現(xiàn)LED數(shù)字顯示，超聲波驅(qū)動信號用單片機的定時器完成，顯示電路如下圖5圖6 LED顯示電路第4章 系統(tǒng)軟件的設計本設計基于匯編語言編程，其軟件設計思路如下： 超聲波測距儀的算法設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。適當更改電容CS的大小，可以改變接收電路的靈敏度和抗干擾能力?？紤]到紅外遙控常用的載波頻率38 kHz與測距的超聲波頻率40 kHz較為接近，可以利用它制作超聲波檢測接收電路(如圖23)。其原理圖如圖3所示。超聲波發(fā)射換能器與接收換能器在結(jié)構(gòu)上稍有不同，使用時應分清器件上的標志。超聲波換能器內(nèi)部有兩個壓電晶片和一個換能板。超聲波發(fā)射轉(zhuǎn)換器與接受轉(zhuǎn)換器其結(jié)構(gòu)稍有不同。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，壓電晶片將會發(fā)生共振，并帶動共振板振動產(chǎn)生超聲波，這時它就是一超聲波發(fā)生器。 超聲波發(fā)射電路壓電超聲波轉(zhuǎn)換器的功能：利用壓電晶體諧振工作。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，限于實際需要，本電路只采用單路超聲波發(fā)射接收。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(zhì)地、反射和入射聲波之間的夾角以及接收換能器的靈敏度。其主要功能是把PC初始化為0000H，是單片機從0000H單元開始執(zhí)行程序，除了進入系統(tǒng)的初始化之外，當由于程序出錯或者操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為了擺脫困境，也需要按復位鍵重新啟動，因此，復位電路是單片機系統(tǒng)中不可缺少的一部分。在外部振蕩電路中，單片機的XTAL1和XTAL2管腳分別接至由12MHZ晶振和兩個30PF電容構(gòu)成的振蕩電路兩側(cè)，為電路提供正常的時鐘脈沖。 系統(tǒng)硬件電路設計 單片機最小系統(tǒng)其作用主要是為了保證單片機系統(tǒng)能正常工作。計數(shù)器所計的數(shù)據(jù)就是超聲波所經(jīng)歷的時間，通過換算就可以得到傳感器與障礙物之間的距離。采用AT89S51來實現(xiàn)對超聲波發(fā)射和接受處理模塊的控制。如果測距精度要求很高，則應通過溫度補償?shù)姆椒右孕Ｕ?。由于超聲波也是一種聲波，其聲速v與溫度有關，下表列出了幾種不同溫度下的聲速。本課題屬于近距離測量，可以采用常用的壓電式超聲波換能器來實現(xiàn)。利用超聲波檢測距離，設計比較方便，計算處理也較簡單，并且在測量精度方面也能達到要求。由單片機負責計時，所以
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