超声波测距电路设计毕业论文设计

1、( 此文档为 word 格式，下载后您可任意编辑修改！)超声波测距电路设计摘 要随着单片机技术的发展，各种控制系统都趋向于自动化。以单片机为核心的控制系统体积小、功能强、价格低，因而在众多领域得到广泛应用，并显示出广阔前景。论文介绍了一种运用单片机和CX20106A 组成的超声波测距系统。本设计主要以 STC89C51 作为控制核心， 包括键盘输入模块， 超声波发射模块， 超声波接收模块（CX20106A ），数码管显示模块，报警模块。主要实现超声波测距并显示功能，依据实际的测量精度要求还可以添加温度补偿电路。本系统成本低廉，功能实用。硬件系统具有良好的性能，且由于构成系统的器件应用普遍，便于

2、维护。因此，本设计具有较强的性价比及实用性。关键词： STC89C51 ；CX20106A ； 超声波发射模块； 超声波接收模块 ； LED 显示电路AbstractAlong with the monolithic integrated circuit technology development, each kind of control system all tends to the automation. By the monolithic integrated circuit for the core control system volume small, the function

3、 strong, the price is low, thus obtains the widespread application in the multitudinous domain, and demonstrates the broad prospect.This design is based mainly on STC89C51 chip core ultrasonic range finder, and a ultrasonic processing module CX20106A, CD4069 composed of ultrasonic transmitter, digit

4、al display devices such as composition, including the SCM system, ultrasonic transmitter and ultrasonic receiver circuit, MCU Resetcircuit, LED display circuit.Ultrasonic Distance and direction to achieve the main functionality.Based on the actual measurement accuracy can also add temperature compen

5、sation circuit.The system cost, functional and practical.Hardware system of ultrasonic receiver ; LED display circuit;目录摘 要.IAbstract.II目录 .III1 绪论 .11.1课题意义 .11.2单片机发展历史 .12 超声波测距仪系统的硬件和软件的功能分析 .32.1超声波测距的设计原理论证 .32.1.1超声波测距仪的设计思路 .32.1.2超声波测距原理 .32.1.3超声波测距仪原理框图 .42.2电超声波测距仪系统的软件方案论证 .53 超声波测距仪系统的

6、硬件设计 .63.1STC89C51 简介 .63.2数码管显示的设计 .123.2.1八位 7 段数码管工作原理 .123.3超声波发射电路模块设计 .133.4超声波接收电路模块设计 .143.4.1超声波接收电路设计原理 .143.4.2CX20106A .154超声波测距系统的软件设计 .174.1程序的总体设计 .174.1.1 主程序设计 .174.240KHZ 脉冲的产生与超声波发射 .184.3显示子程序和蜂鸣报警子程序设计 .205超声波测距仪调试与测试 .215.1调试 .215.1.1 硬件调试 .215.1.2 软件调试 .23结论25结束语26致谢27参考文献28附录

7、 I 程序源码29附录 II 电路原理图481 绪论1.1课题意义随着科学技术的快速发展，超声波在测距仪中的应用越来越广。但就目前技术水平来说，人们可以具体利用的测距技术还十分有限，因此，这是一个正在蓬勃发展而又有无限前景的技术及产业领域。超声波测距仪作为一种新型的非常重要有用的工具在各方面都将有很大的发展空间，它将朝着更加高定位高精度的方向发展，以满足日益发展的社会需求，如声纳的发展趋势基本为：研制具有更高定位精度的被动测距声纳，以满足水中武器实施全隐蔽攻击的需要；继续发展采用低频线谱检测的潜艇拖曳线列阵声纳，实现超远程的被动探测和识别；研制更适合于浅海工作的潜艇声纳，特别是解决浅海水中目标

8、识别问题；大力降低潜艇自噪声，改善潜艇声纳的工作环境。无庸置疑，未来的超声波测距仪将与自动化智能化接轨，与其他的测距仪集成和融合，形成多测距仪。随着测距仪的技术进步，测距仪将从具有单纯判断功能发展到具有学习功能，最终发展到具有创造力。在新的世纪里，面貌一新的测距仪将发挥更大的作用。因此，设计好的超声波测距仪就显得非常重要了。这就是我设计超声波测距仪的意义。1.2 单片机发展历史目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS 化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。下面是单片机的主要发展趋势。由于 CHMOS 技术的进入，大大地促进了单片机的

9、CMOS 化。 CMOS 芯片除了低功耗特性之外，还具有功耗的可控性，使单片机可以工作在功耗精细管理状态。这也是今后以 80C51 取代 8051 为标准 MCU 芯片的原因。因为单片机芯片多数是采用 CMOS（金属栅氧化物）半导体工艺生产。CMOS 电路的特点是低功耗、 高密度、低速度、低价格。采用双极型半导体工艺的 TTL 电路速度快，但功耗和芯片面积较大。随着技术和工艺水平的提高， 又出现了 HMOS（高密度、高速度 MOS ）和 CHMOS 工艺。 CHMOS 和 HMOS 工艺的结合。目前生产的 CHMOS 电路已达到 LSTTL 的速度，传输延迟时间小于 2ns，它的综合优势已在于

10、 TTL 电路。因而，在单片机领域 CMOS 正在逐渐取代 TTL 电路。 低功耗化，单片机的功耗已从 Ma 级，甚至 1uA 以下；使用电压在 36V 之间，完全适应电池工作。低功耗化的效应不仅是功耗低，而且带来了产品的高可靠性、高抗干扰能力以及产品的便携化。低电压化，几乎所有的单片机都有 WAIT 、STOP 等省电运行方式。允许使用的电压范围越来越宽，一般在 36V 范围内工作。低电压供电的单片机电源下限已可达12V。目前 0.8V 供电的单片机已经问世。低噪声与高可靠性为提高单片机的抗电磁干扰能力，使产品能适应恶劣的工作环境，满足电磁兼容性方面更高标准的要求，各单片厂家在单片机内部电路

11、中都采用了新的技术措施。大容量化，以往单片机内的ROM为 1KB4KB ， RAM为64128B。但在需要复杂控制的场合，该存储容量是不够的，必须进行外接扩充。为了适应这种领域的要求，须运用新的工艺，使片内存储器大容量化。目前，单片机内 ROM 最大可达 64KB，RAM 最大为 2KB。高性能化，主要是指进一步改进CPU的性能，加快指令运算的速度和提高系统控制的可靠性。采用精简指令集（RISC ）结构和流水线技术，可以大幅度提高运行速度。现指令速度最高者已达100MIPS（ Million Instruction Per Seconds，即兆指令每秒），并加强了位处理功能、中断和定时控制功能

12、。这类单片机的运算速度比标准的单片机高出 10 倍以上。由于这类单片机有极高的指令速度，就可以用软件模拟其 IO 功能，由此引入了虚拟外设的新概念。随着半导体集成工艺的不断发展，单片机的集成度将更高、体积将更小、功能将列强。在单片机家族中， 80C51 系列是其中的佼佼者， 加之 Intel 公司将其 MCS 51系列中的80C51 内核使用权以专利互换或出售形式转让给全世界许多著名IC制造厂商，如Philips、NEC 、Atmel、AMD 、华邦等，这些公司都在保持与80C51单片机兼容的基础上改善了80C51 的许多特性。这样， 80C51 就变成有众多制造厂商支持的、发展出上百品种的大

13、家族，现统称为80C51 系列。 80C51 单片机已成为单片机发展的主流。专家认为，虽然世界上的MCU 品种繁多，功能各异，开发装置也互不兼容，但是客观发展表明，80C51 可能最终形成事实上的标准MCU 。2 超声波测距仪系统的硬件和软件的功能分析2.1超声波测距的设计原理论证超声波测距仪的设计思路超声波是指频率高于 20KHz 的机械波。为了以超声波作为检测手段， 必须产生超生波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声波换能器或超声波探头。超声波传感器有发送器和接收器，但一个超声波传感器也可具有发送和接收声波的双重作用。超声波传感器是利用压电效应的原理将电能和超声

14、波相互转化，即在发射超声波的时候，将电能转换，发射超声波；而在收到回波的时候，则将超声振动转换成电信号。超声波测距的原理一般采用渡越时间法 TOF （time of flight）。首先测出超声波从发射到遇到障碍物返回所经历的时间，再乘以超声波的速度就得到二倍的声源与障碍物之间的距离测量距离的方法有很多种，短距离的可以用尺，远距离的有激光测距等，超声波测距适用于高精度的中长距离测量。 因为超声波在标准空气中的传播速度为 331.45 米秒，由单片机负责计时，单片机使用 12.0MHZ 晶振，所以此系统的测量精度理论上可以达到毫米级。由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播距离远，因而超声

15、波可以用于距离的测量。利用超声波检测距离，设计比较方便，计算处理也较简单，并且在测量精度方面也能达到要求。超声波发生器可以分为两类：一类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波。本课题属于近距离测量，可以采用常用的压电式超声波换能器来实现。超声波测距原理发射器发出的超声波以速度在空气中传播，在到达被测物体时被反射返回，由接收器接收，其往返时间为t，由 s=vt2即可算出被测物体的距离。由于超声波也是一种声波，其声速v 与温度有关，下表列出了几种不同温度下的声速。在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的。如果测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法加以校正。表 1 超声波波

16、速与温度的关系表温度（）-30-20-100102030100声速（）313319325323338344349386ms超声波测距仪原理框图根据设计要求并综合各方面因素，可以采用 STC89S51单片机作为主控制器， 用动态扫描法实现 LED 数字显示，超声波驱动信号用单片机的定时器完成，超声波测距器的系统框图如图 2.1.超声波接收LED 显示超声波发送STC89C51 扫描驱动图 2.1超声波测距仪原理框图2.2 电超声波测距仪系统的软件方案论证根据超声波测距仪系统的功能要求，设计要分为5 个模块：键盘输入模块，超声波发射模块，超声波接收模块，数码管显示模块，报警模块。超声波测距仪系统模

17、块键超超声声盘报显波波输警示发接入模模射收模块块模模块块块图 2.2 超声波测距仪系统模块1.键盘输入模块系统出现错误时，需要手按下键盘将其复位，从而使的程序重新开始运作。2.报警模块当电路所测的距离小于设计的安全距离时，报警模块会发出声光报警信号。3.显示模块显示模块能时刻显示电路所测的距离，从而起直观的观察所测的距离。4.超声波发射模块根据系统的设置，超声波发射模块会按照预定的时间间隔进行超声波的发射。5.超声波接收模块当超声波被所测的物体遮挡，超声波会被反射回来时，超声波接收模块会将其接收，用发射与接收的时间差进行计算所测距离。3 超声波测距仪系统的硬件设计硬件设计部分是超声波测距仪系统

18、设计的基础，硬件的电路设计及相关硬件的知识是本章叙述的重点。除此之外，以下部分还会分别阐述本设计运用到的各个模块的特性和原理，以及所能实现的功能。3.1STC89C51 简介STC89C51 是一个低电压，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 8k bytes的可反复擦写的 Flash 只读程序存储器和 256 bytes的随机存取数据存储器（ RAM ），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS-51 指令系统，片内置通用 8 位中央处理器和 Flash 存储单元，功能强大的 STC89C51 单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。STC89C51

19、有 40 个引脚， 32 个外部双向输入输出（ IO ）端口，同时内含 2 个外中断口， 3 个 16 位可编程定时计数器， 2 个全双工串行通信口， 2 个读写口线， STC89C51 可以按照常规方法进行编程，但不可以在线编程 (S 系列的才支持在线编程)。其将通用的微处理器和 Flash 存储器结合在一起，特别是可反复擦写的 Flash 存储器可有效地降低开发成本。STC89C51 有 PDIP 、 PQFPTQFP 及 PLCC 等三种封装形式，以适应不同产品的需求。主要功能特性：·兼容 MCS51 指令系统·8k 可反复擦写 (>1000 次） Flash

20、ROM·32 个双向 IO 口·256x8bit 内部 RAM·3个 16 位可编程定时计数器中断·时钟频率 0-24MHz·2个串行中断·可编程 UART 串行通道·2个外部中断源·共 6 个中断源·2个读写中断口线·3 级加密位·低功耗空闲和掉电模式·软件设置睡眠和唤醒功能STC89C51 各引脚功能及管脚电压 概述：STC89C51 为 40 脚双列直插封装的 8 位通用微处理器，采用工业标准的 C51 内核，在内部功能及管脚排布上与通用的 8xc52 相同，其主要用于

21、会聚调整时的功能控制。 功能包括对会聚主 IC 内部寄存器、数据 RAM 及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制， 会聚测试图控制， 红外遥控信号 IR 的接收解码及与主板 CPU 通信等。主要管脚有： XTAL1 （19脚）和XTAL2 （18 脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz晶振。 RSTVpd （9脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC （ 40 脚）和 VSS（ 20 脚）为供电端口，分别接 +5V 电源的正负端。 P0P3 为可编程通用 IO 脚，其功能用途由软件定义，在本设计中， P0端口（ 3239 脚）被定义为N1 功能控制端口，分别与N1 的相应功

22、能管脚相连接，13 脚定义为 IR 输入端， 10脚和 11 脚定义为 I2C 总线控制端口，分别连接 N1 的 SDAS（18 脚）和 SCLS（19 脚）端口， 12 脚、27 脚及28 脚定义为握手信号功能端口，连接主板CPU 的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。P0 口： P0 口是一组 8位漏极开路型双向 IO 口， 也即地址数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8 个 TTL 逻辑门电路，对端口 P0 写 1时，可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8 位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉

23、电阻。在Flash编程时， P0 口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。P1 口： P1 是一个带内部上拉电阻的8 位双向 IO 口， P1 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流） 4 个 TTL 逻辑门电路。对端口写 1，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。 与 AT89C51 不同之处是， P1.0 和 P1.1 还可分别作为定时计数器 2 的外部计数输入（ P1.0T2）和输入（ P1.1T2EX ），参见表 2。Flash 编程和程序校验期间， P1 接收低 8

24、 位地址。表 2 为 P1.0 和 P1.1 的第二功能。表 2 引脚及功能特性引脚号功能特性P1.0T2 ，时钟输出P1.1T2EX （定时计数器2）P2口： P2是一个带有内部上拉电阻的8 位双向IO口， P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个 TTL 逻辑门电路。对端口P2 写1，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL) 。在访问外部程序存储器或16 位地址的外部数据存储器（例如执行MOVX DPTR指令）时， P2 口送出高 8位地址数据。在访问8 位地址的外部数据存储器（如执行M

25、OVX RI指令）时，P2 口输出 P2 锁存器的内容。 Flash 编程或校验时， P2 亦接收高位地址和一些控制信号。P3 口： P3 口是一组带有内部上拉电阻的 8 位双向 IO 口。 P3 口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流） 4 个 TTL 逻辑门电路。对 P3 口写入 1时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。 此时，被外部拉低的 P3 口将用上拉电阻输出电流。 P3 口除了作为一般的 IO 口线外，更重要的用途是它的第二功能 P3 口还接收一些用于 Flash 闪速存储器编程和程序校验的控制信号。RST ：复位输入。当振荡器工作时，RST 引脚出现两个机器周期以上高电平将使单

26、片机复位。ALEPROG ： 当访问外部程序存储器或数据存储器时， ALE （地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低 8 位字节。一般情况下，ALE 仍以时钟振荡频率的 16 输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE 脉冲。对 Flash 存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（ PROG ）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（ SFR）区中的 8EH 单元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。该位置位后，只有一条MOVX和 MOVC 指令才能将 ALE 激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE

27、禁止位无效。PSEN：程序储存允许（ PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当STC89C52 由外部程序存储器取指令 （或数据）时，每个机器周期两次PSEN 有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN 信号。EAVPP ：外部访问允许。欲使 CPU 仅访问外部程序存储器， EA 端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位 LB1 被编程，复位时内部会锁存 EA 端状态。如 EA 端为高电平（接 VCC 端）， CPU 则执行内部程序存储器中的指令。Flash 存储器编程时，该引脚加上 +12V 的编程允许电源 Vpp，当然这必须是该器件是使用 12V

28、 编程电压 Vpp 。XTAL1 ：振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。XTAL2 ：振荡器反相放大器的输出端。定时器 0 和定时器 1：STC89C52 的定时器 0 和定时器 1 的工作方式与 AT89C51相同。定时器 2：定时器 2 是一个 16 位定时计数器。它既可当定时器使用，也可作为外部事件计数器使用，其工作方式由特殊功能寄存器T2CON （如表 3）的 CT2 位选择。定时器 2 有三种工作方式：捕获方式，自动重装载（向上或向下计数）方式和波特率发生器方式，工作方式由 T2CON 的控制位来选择。定时器 2 由两个 8 位寄存器 TH2 和 TL2 组成，在定时器工作方

29、式中， 每个机器周期 TL2 寄存器的值加1，由于一个机器周期由 12 个振荡时钟构成，因此，计数速率为振荡频率的 112。在计数工作方式时，当 T2 引脚上外部输入信号产生由 1 至 0 的下降沿时，寄存器的值加 1，在这种工作方式下，每个机器周期的 5SP2 期间，对外部输入进行采样。若在第一个机器周期中采到的值为 1，而在下一个机器周期中采到的值为 0，则在紧跟着的下一个周期的 S3P1 期间寄存器加 1。由于识别 1 至 0 的跳变需要 2 个机器周期（24 个振荡周期），因此，最高计数速率为振荡频率的 124。为确保采样的正确性，要求输入的电平在变化前至少保持一个完整周期的时间，以保

30、证输入信号至少被采样一次。捕获方式：在捕获方式下，通过T2CON 控制位 EXEN2 来选择两种方式。如果 EXEN2=0 ，定时器 2 是一个 16 位定时器或计数器，计数溢出时，对T2CON 的溢出标志TF2置位，同时激活中断。如果EXEN2=1，定时器2 完成相同的操作，而当T2EX引脚外部输入信号发生1 至0负跳变时，也出现TH2和TL2中的值分别被捕获到RCAP2H和RCAP2L中。另外，T2EX引脚信号的跳变使得T2CON中的EXF2置位，与TF2相仿， EXF2也会激活中断。捕获方式如图4 所示。自动重装载（向上或向下计数器）方式：当定时器2 工作于16 位自动重装载方式时，能对

31、其编程为向上或向下计数方式，这个功能可通过特殊功能寄存器T2CON的 DCEN 位（允许向下计数）来选择的。复位时， DCEN 位置 0，定时器 2 默认设置为向上计数。当 DCEN 置位时，定时器 2 既可向上计数也可向下计数，这取决于 T2EX 引脚的值，当 DCEN=0 时，定时器 2 自动设置为向上计数，在这种方式下，T2CON 中的 EXEN2 控制位有两种选择，若 EXEN2=0 ，定时器 2 为向上计数至 0FFFFH 溢出，置位 TF2 激活中断，同时把 16 位计数寄存器 RCAP2H 和RCAP2L 重装载， RCAP2H和 RCAP2L 的值可由软件预置。若 EXEN2=

32、1 ，定时器 2的 16 位重装载由溢出或外部输入端T2EX 从 1至 0的下降沿触发。这个脉冲使 EXF2 置位，如果中断允许，同样产生中断。定时器2的中断入口地址是： 002BH 0032H 。当 DCEN=1 时，允许定时器 2 向上或向下计数。这种方式下， T2EX 引脚控制计数器方向。 T2EX 引脚为逻辑 1时，定时器向上计数，当计数 0FFFFH 向上溢出时，置位 TF2 ，同时把 16 位计数寄存器 RCAP2H 和 RCAP2L 重装载到 TH2 和 TL2 中。 T2EX 引脚为逻辑 0时，定时器 2 向下计数，当 TH2 和 TL2 中的数值等于 RCAP2H 和 RCA

33、P2L 中的值时，计数溢出，置位 TF2 ，同时将 0FFFFH 数值重新装入定时寄存器中。 当定时计数器 2 向上溢出或向下溢出时，置位 EXF2 位。根据主机系统的芯片选择和引脚说明， 可以画出主机系统的电路图， 如图 3.1 所示：图 3.1主机系统电路图其作用主要是为了保证单片机系统能正常工作。 如图 3-1所示，单片机最小系统主要由 STC89C51单片机、外部振荡电路、 复位电路和 +5V 电源组成。 在外部振荡电路中，单片机的 XTAL1 和 XTAL2 管脚分别接至由 12MHZ 晶振和两个 30PF 电容构成的振荡电路两侧，为电路提供正常的时钟脉冲。在复位电路中，单片机RES

34、ET管脚一方面经20 F 的电容接至电源正极，实现上电自动复位，另一方面经开关s 接电源。其主要功能是把 PC 初始化为 0000H，是单片机从 0000H 单元开始执行程序，除了进入系统的初始化之外，当由于程序出错或者操作错误使系统处于死锁状态时，为了摆脱困境，也需要按复位键重新启动，因此，复位电路是单片机系统中不可缺少的一部分。3.2数码管显示的设计八位 7 段数码管工作原理八位 7 段数码管属于LED 发光器件的一种，它由8 个发光二极管LED 组成，这 8 个二极管 LED 又包括 7 个细长型的 LED 和 1 个小数点型的 LED 。8 个 LED 分别为 a,b,c,d,e,f,

35、g,dp,每一个 LED 称之为一个字段， dp 为小数点。7 段数码管分为共阴极和共阳极两种显示方式。如果把 7 段数码管的每一字段都等效成发光二极管的正负两个极，共阴极把a,b,c,d,e,f,g的 7 个发光二极管的负极连接在一起并接地，正极接到7 段译码驱动电路相对应的驱动上。共阳极是把a,b,c,d,e,f,g的 7 个发光二极管的正极连接在一起并接到5V 的电源上，其余的 7 个负极接到相应的输出端上。7 段显示数码管电路限流限阻计算公式：限流电阻 =5V 电源电压 发光二极管的工作电压1015MA发光二极管的工作电压一般在 1.82.2V 之间，为了计算方便，通常选取 2V。发光

36、二极管的工作电流选取 1025MA 之间即可，电流过小， 7 段数码管不亮，过大数码管容易烧坏。数码管显示方式：（ 1） 静态显示：就是单片机将显示的数据送出去后就不在控制数码管，直到下一次数据送出后才会改变，所以显示驱动电路具有输出锁存功能。静态显示占用CPU 时间少，数据显示稳定，但每个显示模块都要单独显示驱动电路，所以硬件的开销和电源的功耗很大。（ 2） 动态显示用接口电路把所有的显示器的8 个字段 a,b,c,d,e,f,g和 dp 同名端连接起来，而每个显示器的公共极各自独立的接受IO 线控制。 CPU 向字段器输出端输出字型码，所有的显示器都接受相同的字型码，IO 控制的 COM

37、段决定哪一个显示进行显示。动态显示占用CPU 时间多，显示数据有闪烁感，但是硬件开销小，可以降低成本和功耗。图 3.2 7段数码管原理图3.3超声波发射电路模块设计压电超声波转换器的功能：利用压电晶体谐振工作。它有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动产生超声波，这时它就是一超声波发生器;如没加电压，当共振板接受到超声波时，将压迫压电振荡器作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接受转换器。超声波发射转换器与接受转换器其结构稍有不同。压电式超声波换能器是利用压电晶体的谐振来工作的。超声波换能器内部有两

38、个压电晶片和一个换能板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片会发生共振，并带动共振板振动产生超声波，这时它就是一个超声波发生器；反之，如果两电极问未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收换能器。超声波发射换能器与接收换能器在结构上稍有不同，使用时应分清器件上的标志。本设计中发射器电路采用集成电路模块不需考虑这些问题，主要是采用74CH04 反相器在换能器两端提供脉冲信号。其原理图如图3.3 所示。图3.3超声波发射电路3.4 超声波接收电路模块设计超声波接收电路设计原理集成电路 CX20106A 是一

39、款红外线检波接收的专用芯片，常用于电视机红外遥控接收器。考虑到红外遥控常用的载波频率38 kHz 与测距的超声波频率 40 kHz 较为接近，可以利用它制作超声波检测接收电路(如图 3-4)。实验证明用 CX20106A 接收超声波 (无信号时输出高电平 )，具有很好的灵敏度和较强的抗干扰能力。适当更改电容 CS 的大小，可以改变接收电路的灵敏度和抗干扰能力。此部分电路在集成芯片上。图 3.4 超声波接收电路CX20106ACX20106A 作为超声波接收处理的典型电路。 （当 CX20106A 接收到 40KHz的信号时，会在第 7脚产生一个低电平下降脉冲，这个信号可以接到单片机的外部中断引

40、脚作为中断信号输入） 使用 CX 20106A 集成电路对接收探头收到的信号进行放大、滤波。其总放大增益 80db。以下是 CX20106A 的引脚注释。1脚：超声信号输入端，该脚的输入阻抗约为40k。2脚：该脚与地之间连接RC 串联网络，它们是负反馈串联网络的一个组成部分，改变它们的数值能改变前置放大器的增益和频率特性。增大电阻R1或减小 C1,将使负反馈量增大，放大倍数下降，反之则放大倍数增大。但C1的改变会影响到频率特性，一般在实际使用中不必改动，推荐选用参数为R1=4.7，C1=1F。3脚：该脚与地之间连接检波电容，电容量大为平均值检波，瞬间相应灵敏度低；若容量小，则为峰值检波，瞬间相应灵敏度高，但检波输出的脉冲宽度变动大，易造成误动作，推荐参数为3.3 f。4脚：接地端。5脚：该脚与电源间接入一个电阻，用以设置带通滤波器的中心频率f0，阻值越大，中心频率越低。例如，取R=200k 时， f0 42kHz，若取 R=220k ，则中心频率 f0 38kHz。6脚：该脚与地之间接一个积分电容，标准值为330pF，如果该电容取得太大，会使探测距离变