【正文】 7205010241齊斯超 指導(dǎo)教師 丁剛、嚴(yán)輝 2010年 7 月 4日摘要隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，超聲波將在測(cè)距儀中的應(yīng)用越來越廣。但就目前技術(shù)水平來說，人們可以具體利用的測(cè)距技術(shù)還十分有限，因此，這是一個(gè)正在蓬勃發(fā)展而又有無限前景的技術(shù)及產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。無庸置疑，未來的超聲波測(cè)距儀將與自動(dòng)化智能化接軌，與其他的測(cè)距儀集成和融合，形成多測(cè)距儀。在新的世紀(jì)里，面貌一新的測(cè)距儀將發(fā)揮更大的作用。整個(gè)電路采用模塊化設(shè)計(jì)，由主程序、中斷程序、發(fā)射子程序、接收子程序、顯示子程序等模塊組成。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的總體方案，最后通過硬件和軟件實(shí)現(xiàn)了各個(gè)功能模塊。設(shè)超聲波在空氣中的傳播速度為V，在空氣中的傳播時(shí)間為T，汽車與障礙物的距離為S，S=VT/2，這樣可以測(cè)出汽車與障礙物之間的距離，然后在LED顯示屏上顯示出來。本文所設(shè)計(jì)的超聲波測(cè)距儀主要由AT89C52單片機(jī)、超聲波發(fā)射電路、超聲波接收放大電路、顯示電路.首先由單片機(jī)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生12MHZ晶振，由超聲波發(fā)射探頭發(fā)送出去，在遇到障礙物反射回來時(shí)由超聲波接收探頭檢測(cè)到信號(hào)，然后經(jīng)過濾波、放大、整形之后送入單片機(jī)進(jìn)行計(jì)算，把計(jì)算結(jié)果輸出到LED液晶顯示屏上。產(chǎn)生超聲波。它們所產(chǎn)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。根據(jù)設(shè)計(jì)要求并綜合各方面因素，本例決定采用AT89C51單片機(jī)作為主控制器，用動(dòng)態(tài)掃描法實(shí)現(xiàn)LED數(shù)字顯示，超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)用單片機(jī)的定時(shí)器完成。單片機(jī)采用AT89C51或其兼容系列。利用外中斷0口監(jiān)測(cè)超聲波接收電路輸出的返回信號(hào)。主要由單片機(jī)系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射電路和超聲波檢測(cè)接收電路三部分組成。計(jì)數(shù)器所計(jì)的數(shù)據(jù)就是超聲波所經(jīng)歷的時(shí)間，通過換算就可以得到傳感器與障礙物之間的距離。提供三種測(cè)距模式，選擇跳線可以選擇短距、中距和可調(diào)距。模組結(jié)構(gòu)示意圖如下：應(yīng)用時(shí)只需要用J5的第1個(gè)口與單片機(jī)Vcc連接，最后一個(gè)口與單片機(jī)GND連接，第4個(gè)接口與 單片機(jī)的INT0口相連接，同時(shí)將J1跳線設(shè)置為短距模式，J2跳線設(shè)置為非外部電源供電方式（此時(shí)開發(fā)板通過10PIN排線為模組供電，板上J5選擇5V，要把J2跳接到5v的一端）。超聲波諧振頻率調(diào)理電路圖如下：，連接模組接口J4到模組的CD4049，而后面的CD4049則對(duì)40KHz頻率信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，以使超聲波傳感器產(chǎn)生諧振。接收回路中測(cè)得的超聲波信號(hào)共有兩個(gè)波束，第一個(gè)為余波信號(hào)，即超聲波接收頭在發(fā)射頭發(fā)射信號(hào)（一組40KHz的脈沖）后，馬上就接收到了超聲波信號(hào)，并持續(xù)一段時(shí)間。超聲波測(cè)距時(shí)，需要測(cè)的是開始發(fā)射到接收到信號(hào)的時(shí)間差，要盡量避免檢測(cè)到余波信號(hào)，這也是檢測(cè)中存在最小測(cè)量盲區(qū)的主要原因。采用外部中斷INT0對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，接收到回波信號(hào)后馬上讀取計(jì)數(shù)器中的數(shù)值，此數(shù)據(jù)即為需要測(cè)量的時(shí)間差數(shù)據(jù)。由P0口輸出顯示數(shù)據(jù)，~。下面對(duì)超聲波測(cè)距器的算法，主程序，超聲波發(fā)生子程序和超聲波接收中斷程序逐一介紹。這樣，只要計(jì)算出從發(fā)出超聲波信號(hào)到接收到返回信號(hào)所用的時(shí)間，就可算出超聲波發(fā)生器于反射物體的距離。 超聲波也是一種聲波，其聲速v于溫度有關(guān)。如果測(cè)距精度要求很高，則應(yīng)通過溫度補(bǔ)償?shù)姆椒右孕Ｕ?。? ﹣30 ﹣20 ﹣10 0 10 20 30 100聲波/（） 313 319 325 323 338 344 349 386 主程序 主程序首先要對(duì)系統(tǒng)環(huán)境初始化，設(shè)置定時(shí)器T0工作模式為16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器模式，置位總中斷允許位EA并對(duì)顯示端口P0和P2清0；然后調(diào)用超聲波發(fā)生子程序送出一個(gè)超聲波脈沖。由于采用的是12MHz的晶振，計(jì)數(shù)器每計(jì)一個(gè)數(shù)就是1us，所以當(dāng)主程序檢測(cè)到接收成功的標(biāo)志位后，將計(jì)數(shù)器T0中的數(shù)（即超聲波來回所用的時(shí)間）按式（3—2）計(jì)算，即可得被測(cè)物體與測(cè)距器之間的距離。測(cè)出距離后，然后再發(fā)超聲波脈沖重復(fù)測(cè)量過程。40H～43H為顯示數(shù)據(jù)存放單元（40H為最高位） MOV R7, 0BHCLEARDISP: MOV R0, 00H INC R0 DJNZ R7, CLEARDISP MOV 20H, 00H MOV TMOD, 21H ；T1為8位自動(dòng)重裝模式，T0為16位定時(shí)器 MOV TH0, 00H 。40kHz初值 MOV TL1, 0F2H MOV P0, 0FFH MOV P1, 0FFH MOV P2, 0FFH MOV P3, 0FFH MOV R4, 04H 。收到反射信號(hào)時(shí)標(biāo)志位為1 CLR EA LCALL WORK SETB EA CLR 00H SETB TR0 。測(cè)量間隙控制（約4ms100=400ms）LOOP: LCALL DISPLAY DJNZ R2,LOOPSJMP START1 超聲波發(fā)生子程序和超聲波接收中斷程序（頻率40KHz的方波），脈沖寬度為12us左右，同時(shí)把計(jì)數(shù)器T0打開進(jìn)行時(shí)。ORG 0000H LJMP START ORG 0003H LJMP PINT0 ORG 000BH LJMP INTT0 ORG 0013H RETI ORG 001BH LJMP INTT1 ORG 0023H RETI ORG 002BH RETI超聲波測(cè)距器主程序利用外中斷0檢測(cè)返回超聲波信號(hào)，一旦接收到返回超聲波信號(hào)（即INT0引腳出現(xiàn)低電平），立即進(jìn)入超聲波接收中斷程序。啟動(dòng)計(jì)數(shù)器T0，用以計(jì)算超聲來回時(shí)間 SETB TR1 ；開啟發(fā)超聲波用定時(shí)器T1OUT: RETI；T1中斷，發(fā)超聲波用INTT1: CPL VOUT DJNZ R4,RETOUT CLR TR1 。開啟接收回波中斷RETIOUT: RETI。關(guān)計(jì)數(shù)器