浅谈超声波测距仪设计

1、浅谈超声波测距仪设计浅谈超声波测距仪设计论文联盟1超声波测距原理基于AT89S52单片机的超声波测距仪系统框图如图1-1所示,超声波测距原理，即超声波发生器T在某一时刻发出的一个超声波信号，当超声波遇到被测物体后反射回来，就被超声波接收器R所接收。论文联盟图1-1基于AT89S52单片机的超声波测距仪系统框图这样只要计算出发出信号到接收返回信号所用的时间，就可算出超声波发生器与反射物体的间隔 。间隔 计算公式：d=s/2=t/2d为被测物与测距仪的间隔 s为声波的来回路程为声速t为声波来回所用时间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，必须产生超声波和接收超声波，完成这

2、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波互相转化，即在发射超声波的时候，将电能转换，发射超声波，而在收回波的时候，那么将超声振动转换成电信号。超声波测距的原理一般一般采用渡越时间法TFtiefflight。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间隔 ，测量间隔 的方法有很多种，短间隔 的可以泳尺，远间隔 的有激光测距等，超声波测距适用于高精度的中长间隔 测量，因为超声波在标准空气中的

3、传播速度为331.45/s。单片机使用12Hz晶振，所以此系统的测量精度理论上可以到达毫米级。2硬件局部2.1AT89S52单片机的性能和特点AT89S52是一种低功耗、高性能S8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业8051产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有乖巧的8位PU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵敏、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RA，32位I/口线，看门狗定时器，

4、2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断构造，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电形式。空闲形式下，PU停顿工作，允许RA、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RA内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停顿，直到下一个中断或硬件复位为止。8位微控制器8K字节在系统可编程FlashAT89S52P0口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写1时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种形式下

5、，P0不具有内部上拉电阻。在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。P1口：P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/口，p1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P1端口写1时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流IIL。此外，P1.0和P1.1分别作定时器/计数器2的外部计数输入P1.0/T2和定时器/计数器2的触发输入P1.1/T2EX，详细如下表所示。在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。引脚号第二功能P1.0T2定时器/计数器T2的外部

6、计数输入，时钟输出P1.1T2EX定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制P1.5SI在系统编程用P1.6IS在系统编程用P1.7SK在系统编程用P2口：P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P2端口写1时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流IIL。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器例如执行VXDPTR时，P2口送出高八位地址。在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址如VXRI访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容

7、。在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。P3口：P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/口，p3输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P3端口写1时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流IIL。P3口亦作为AT89S52特殊功能第二功能使用。在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。端口引脚第二功能P3.0RXD串行输入口P3.1TXD串行输出口P3.2INT外中断0P3.3INT1外中断1P3.4T定时/计数器0P3.5T1定时/计数器1P3.6R外部数据存储器写选通P3.7R

8、D外部数据存储器读选通此外，P3口还接收一些用于FLASH闪存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是单片机复位。ALE/PRG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1/6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PRG。如有必要，可通过对特殊功能存放器SFR区中的8EH单元的D0位置位，可制止ALE操作。该位置位后，只有一条VX

9、和V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制止位无效。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AT89S52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。EA/VPP外部访问允许，欲使PU仅访问外部程序存储器地址为0000H-FFFFH，EA端必须保持低电平接地。需注意的是：假如加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平接V端，PU那么执行内部程序存储器的指令。FLASH存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源V

10、pp，当然这必须是该器件是使用12V编程电压Vpp。使用prtel绘制出来的单片机最小系统的原理图截图，如图2-12.2超声波发射电路压电超声波转换器的功能：利用压电晶体谐振工作。内部构造上图所示，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，当共振板承受到超声波时，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承受转换器。超声波发射转换器与承受转换器其构造稍有不同。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，假如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。超声波发射采用推挽形式将P1.0端口发出的方波信号加到超声波换能器两端以进步超声波发射的强度。发射电路主要由74LS04和超声波换能器构成，用单片机P1.0端口输出40KHz方波信号一路经一级反向后送到超声波换能器的一个电极，另一路经两级反向后送到超声波换能器的另一个电极论文联盟3结论：本系统采用单片机AT89S5