基于单片机的超声波测距设计与研究.doc

科技信息  。高校讲台ｏ  ｓｃＮｃＥ＆ＴＥｃｌ州０【帕ｌＧＹ哪０ＲＭＡＴｌ０Ｎ  ２００７年第２６期  基于单片机的超声波测距设计与研究 柴政凌云 （江西理工大学南昌校区信息工程系 江西 南昌３３００１３）  【搞妻】基于单片机的起声波测距但。借助压电直陶瓷特軎嚣ＴｃＴ４０—１０Ｆ／ｓ（１），其适用范目：采用电嚣和其他电子设备的遥控袭王：起 声测距，车辆倒车防撞报警装置。 【美键词】单片机；剥距系坑：超声最 Ｄｅ耐驴＿叫鼬删Ｉｒｃｈ ０ｆ肼咖ｎ弹Ｍ啪ｒＩＩ喀ＷＩ曲如胛啪ｋ  Ｗ＿ｖｅ Ｂａｏ酣蚰Ｕ砷∞Ｉｃ Ｃｈ矗ｉ Ｊｊ丑啤ｄ Ｗ油ｔｋ ｈｄｐ ｏｆ ｐｉ唧＿ｃｅ衄ｉｃ ｕｌｆ璐帆ｉｃ神ｎ８盯ｎｊｒ４０—１０Ｆ幅 （１）ｈ’８ ａｐｐＩ渤ｎ哪ａ弛删∞１１１ｄｅ：舢ｌｅ咖Ｉｔｒｏｌｌｅｒ ｈ ｈＱ啪ｄｅｃｔｒｉｃ ａｐｐｌｉ锄ｃｅ柚ｄ ｄ∞ｔｒ口ＩＩｉｃ ｑｕｉＰＩ唧ｔ柚岫舯柑ｅ ｄｉＢ哳ｌ∞眦聃耐碍；ｗ衄ｉ邛 Ｉｎ出ｌｌａｔｉｏｎ ｍｒ Ｖ“ｉｃｂ Ｂｕｍｐ－ａ面ｄｊ呱讪ｄｃ Ｖｅｈｉｃｌ哪ｈｃｋ． Ｋｑ帅ｒｄＢ：Ｉｌｌｔｍｓ佣证；扭诅ｎ。ｃ唧删ｌｒｉｌｌｇ吕ｙｎ锄；蛐Ｐｅ叫ｄｃ们＂  １．引言 由于超声渡指向性强，能量消耗缓慢．在介质中传播的距离比较 远，因而超声渡经常用于距离的测量，如：测距仪和物位铡量仅等都可 以通过超声渡来实现。利用超声渡检测往往比较迅速、方便、计算筒 单’容易做到宴时控制．并且在测量精度方面也能达到工业宴用的要 求。设计超声波测距仪用专用的集成电路的成本很高．并且控有显示． 操作比较不方便。车文尝试用８９ｃ５１单片机为核心的低成本、简单宴 现收发功能、，Ｊ、型化敷宇显示超声波测距仪的硬件电路和软件设计方 法。 ２．硬件设计与分析 ２１系统硬件框图（如图１） 圈１ 信号址理机是系统的核心部分，由单片机及外围电路负责数据的 采集、运算和处理，根据给定的运行参数控制距离显示及传感器的具 体运行。 液晶显示功能是根据主控制机的指令以显示当前收发传感器接 收头间的距离。 接受传感器功能是根据主控制机的指令正确发送和接收４０ＫＨｚ 的超声玻。 ２ ２系统说明 超声波铡距是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的 回波，从而测出发射和接收的时问盖ｔ．然后根据公式【；ｃ４比．式中ｃ 为超声渡波速。  硬件结构：显示部分为字符踱晶模块，通过总线连接方式接在 ｃＰｕ上。模拟放大部分分为发射放大和接收放大。发射放大部分由一 片六非门ＣＤ４０６９接成推挽方式驱动超声波换能器。接收放大为小信 号放大，因为放大倍敷很高。设计时要注意防止自澈。运放使用增益带 宽积为】５ＭＨｚ的低噪声运发ＬＭ８３３．单电源方式供电。ｃ３为运放参 考电埠的退耦电容．如果没有它将容易引起自撤。ＰｃＢ设计时在放大 器部分大面积覆铜接地也有一定改善。接收到的超声波信号经过放大 后成方渡输出。因为投有使用价格较贵的ｒ日ｉｌ岫ｉＩ运故．所以方渡的 低电平不能达到盯Ｌ的逻辑低电平。需要通过三极管ｖ亿和分压电 阻进行电平匹配，适当调整分压比使输＾信号能够触发单片机的外部 中断。 ２．３部分硬件电路图（如图２） ２４压电陶瓷超声被传感器 压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的．超 声波发生器内部的结构如图所示．它有两个压晶片和一个共振板．当 它的两极外加脉冲信号，其频率等于压晶片的固有频率时．压电晶片 就会发生共振．并带动共振板振动．便产生超声波。反之．如果两电楹 阃未加外电压，当共振板接收到超声渡时，将压迫电电晶片作振动，将 机械能转换成电信号．这时它就成了超声渡接收器了。 ３．软件设，十 ３１软件结构 程序流程：定时器在脉冲串发送完毕后马上开启．定时器工作在 方式１，通过查询外部中断方式检测回波是否到达．到达后关闭定时 器．取出的定时值ｔ即为声波来回传播使用的时间。需要注意的是因 为超声波换能器具有尖锐的选频特性．所以发出的脉冲串需要严格等 于４０ＫＨｚ．否则信号通过换能嚣衰减严重。在调试时可以调整脉冲发 出后的延时值来改变测距盲区．即最小测量距离。使用时点按复位按 钮可进行一次测量。 ３．２软件流裎图（如图４） ３．３部分程序 叫ＬＰ山： ｋ丑ｌｌ ｄｊ皿 ｋａｌｌ ｐｕｌｓ ｆ６，叫Ｌｐｕｂ ｔ０５叫 ；发出若干十脉冲 ．延时，避开直射渡 ｋ日ｌＩ ｄ—０５腿  ｃｋ  ．ｅｌ 簟片机群分  田２ 妯Ｌｉｎ：ｃｈ ｔｒ０ ｔ岫Ｉ．ｎｄ．ｄ０  １９３ 　万方数据 科技信息  。高校讲台ｏ  ｓｃ删皿＆ＴＥｃｌ矾０ＬＯＧＹ玳ＦＯＲＭＡｌｌ０Ｎ  ２００７年第２６期  ｎ Ⅱ，吖 ｃｈ  ｔｄ¨＂ｍ，ｍ０ ＾№ｌｅ—ｎｕ－ｎｈ ｃ  ｆ上接第１９７页）（老式英语）看守人。｝Ｉｏ