基于at89s52單片機(jī)超聲波測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)-展示頁
2025-06-27 15:29本頁面
【正文】 MOV P0,0FFH MOV P2,A MOV A,R1 MOV DPTR,TAB MOVC A,A+DPTR MOV P0,A LCALL DL1MS INC R1 MOV A,R5 JNB ,ENDOUT。 超聲波測(cè)距儀主程序流圖圖31測(cè)距主程序流程超聲波測(cè)距儀的軟件設(shè)計(jì)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。單片機(jī)在得到外部中斷0 的中斷請(qǐng)求后，會(huì)轉(zhuǎn)入外部中斷0 的中斷服務(wù)程序進(jìn)行處理。US_R1 為超聲波接收頭，當(dāng)收到超聲波時(shí)產(chǎn)生一個(gè)下降沿，接到單片機(jī)的外部中斷INT0 上。電容一般取1μF，電阻50～300 Ω的，在干擾較大的場(chǎng)合增加電阻阻值可將靈敏度調(diào)低，干擾小的場(chǎng)合減小阻值將靈敏度調(diào)高。2腳是調(diào)節(jié)接收信號(hào)靈敏度，電阻越小，靈敏度越高。接收的回波信號(hào)先經(jīng)過前置放大器和限幅放大器，將信號(hào)調(diào)整到合適的幅值；再經(jīng)過帶通濾波器濾波得到有用信號(hào)，濾除干擾信號(hào)；最后由峰值檢波器和整形電路輸出到鎖相環(huán)路，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的計(jì)時(shí)。實(shí)驗(yàn)證明，CX20106A芯片具有很高的靈敏度和較強(qiáng)的抗干擾能力?？紤]到紅外遙控常用的載波頻率38kHz 與測(cè)距超聲波頻率40kHz 較為接近，可以利用它作為超聲波檢測(cè)電路，超聲波接收頭將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。驅(qū)動(dòng)壓電式超聲波發(fā)射頭發(fā)射超聲波。發(fā)射距離可達(dá)3m。它的內(nèi)建增益為20，透過pin 1和pin8腳位間電容的搭配，增益最高可達(dá)200。由于從單片里發(fā)出的40KHz脈沖信號(hào)的功率較低，不能直接驅(qū)動(dòng)發(fā)射換能器，因而需要一個(gè)放大電路將脈沖信號(hào)放大后再送至發(fā)射換能器，驅(qū)動(dòng)其發(fā)出與驅(qū)動(dòng)信號(hào)同頻率的超聲波，所以發(fā)射電路的主要功能就是放大，發(fā)射電路如圖22所示。各個(gè)數(shù)碼管的段碼都是P0端口的輸出，即各個(gè)數(shù)碼管輸入的段碼都是一樣的，為了使其分別顯示不同的數(shù)字，可采用動(dòng)態(tài)掃描的方式，即先只讓最低位顯示0，經(jīng)過一段延時(shí)，再只讓次低位顯示1，以此類推。如果不同子系統(tǒng)需要不同頻率的時(shí)鐘信號(hào)，可以用與同一個(gè)晶振相連的不同鎖相環(huán)來提供。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過電子調(diào)整頻率的方法保持同步。單片機(jī)晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時(shí)鐘信號(hào)。有些晶振還可以由外加電壓在一定范圍內(nèi)調(diào)整頻率，稱為壓控振蕩器（VCO）。在通常工作條件下，普通的晶振頻率絕對(duì)精度可達(dá)百萬分之五十。而一旦進(jìn)入陷阱,定時(shí)器停止工作并且關(guān)閉中斷,從而使Watchdog復(fù)位電路會(huì)產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位脈沖將CPU復(fù)位。在所有不被程序代碼占用的地址盡可能地用子程序返回指令RET代替。為此提出定時(shí)器加預(yù)設(shè)的設(shè)計(jì)方法。原因主要是：當(dāng)程序“走飛”發(fā)生時(shí)定時(shí)器初始化以及開中斷之后的話,這種“走飛”情況就有可能不能由Watchdog復(fù)位電路校正回來。一般設(shè)計(jì),將此段程序放在定時(shí)器中斷服務(wù)子程序中。典型應(yīng)用的Watchdog復(fù)位電路如圖7所示?？撮T狗型復(fù)位電路主要利用CPU正常工作時(shí),定時(shí)復(fù)位計(jì)數(shù)器,使得計(jì)數(shù)器的值不超過某一值。實(shí)驗(yàn)證明其具有很高的靈敏度和較強(qiáng)的抗干擾能力。超聲波接收采用的是常用于電視機(jī)紅外遙控接收器的芯片CX20106A。圖21電路原理圖單片機(jī)采用AT89S52，系統(tǒng)用12MHz高精度晶振得到較為穩(wěn)定的時(shí)鐘頻率以減小測(cè)量誤差。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。圖 11基于AT89S52單片機(jī)的超聲波測(cè)距儀系統(tǒng)框圖2 硬件設(shè)計(jì) AT89s52單片機(jī)主要性能（1）與MCS51單片機(jī)產(chǎn)品兼容（2）8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器（3） 1000次擦寫周期（4） 全靜態(tài)操作：0Hz～33Hz（5）32個(gè)可編程I/O口線（6）三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（7）八個(gè)中斷源（8）全雙工UART串行通道（9）l 低功耗空閑和掉電模式（10）掉電后中斷可喚醒（11） 看門狗定時(shí)器圖21 AT89S52的引腳圖AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)用單片機(jī)發(fā)出和接收，基于AT89S52單片機(jī)的超聲波測(cè)距儀系統(tǒng)框圖如圖11所示。由時(shí)間再轉(zhuǎn)化成距離顯示即可。單片機(jī)編程用引腳端口輸出超聲波換能器所需的40kHz的方波信號(hào)，去觸發(fā)超聲波發(fā)射傳感器，接收傳感器接收到微弱信號(hào)后進(jìn)行多級(jí)放大，濾波，整形，檢波，送到單片機(jī)引腳判斷低電平信號(hào)。（2）提高超聲波測(cè)距精度的方法，根據(jù)測(cè)距系統(tǒng)應(yīng)用具體環(huán)境的不同提高精度的方法，但基本都是圍繞著減小測(cè)量渡越時(shí)間的誤差和減小環(huán)境溫度的影響兩個(gè)方面提出的。超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時(shí)刻的同時(shí)單片機(jī)開始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)。其原理為: 檢測(cè)從超聲波發(fā)射器發(fā)出的超聲波，經(jīng)氣體介質(zhì)的傳播到接收器的時(shí)間，即渡越時(shí)間。 聲波幅值檢測(cè)法易受反射波的影響。超聲波測(cè)距的方法有多種，如相位檢測(cè)法、聲波幅值檢測(cè)法和渡越時(shí)間檢測(cè)法等。 通過不斷檢測(cè)產(chǎn)生波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波，從而測(cè)出發(fā)射超聲波和接收到回波的時(shí)間差T，然后求出距離L。1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 超聲測(cè)距儀是根據(jù)超聲波遇到障礙物反射回來的特性進(jìn)行測(cè)量的。 本設(shè)計(jì)采用AT89s52單片機(jī)進(jìn)行控制及數(shù)據(jù)處理，設(shè)計(jì)出了能精確測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間距離的超聲波測(cè)距儀。實(shí)用的測(cè)距方法有兩種，一種是在被測(cè)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(jì)；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(cè)距儀。基于AT89S52單片機(jī)的超聲波測(cè)距儀克服了上述缺點(diǎn)，應(yīng)用非常廣泛。利用超聲波檢測(cè)往往比迅速、計(jì)算簡(jiǎn)單，易于做到實(shí)時(shí)控制，并且在測(cè)量精度方面能達(dá)到工業(yè)實(shí)用的要求，測(cè)量時(shí)與被測(cè)物體無直接接觸等，這些優(yōu)點(diǎn)使其廣泛應(yīng)用于倒車?yán)走_(dá)、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，例如液位測(cè)量、井深測(cè)量、管道長(zhǎng)度測(cè)量等場(chǎng)合。特別是應(yīng)用于空氣測(cè)距，由于空氣中波速較慢，其回波信號(hào)中包含的沿傳播方向上的結(jié)構(gòu)信息很容易檢測(cè)出來，具有很高的分辨力，因而其準(zhǔn)確度也較其它方法為高；而且超聲波傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、信號(hào)處理可靠等特點(diǎn)。對(duì)于被測(cè)物處于
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