文档介绍：摘要
由于超声波指向性强,能量消耗缓慢,在介质中传播的距离较远,因而超声波经常用于距离的测量。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日常使用的要求。
设计的超声波测距器利用超声波传输中距离与时间的关系,采用以AT89S51单片机为核心进行控制及数据处理,最终完成低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距器的硬件电路和软件设计。该测距器主要由超声波发射电路、超声波接收检测电路、单片机控制电路、系统电源电路及显示电路构成。整个程序采用模块化设计,由主程序、发射子程序、接收子程序、显示子程序等模块组成。各探头的信号经单片机综合分析处理,实现超声波测距器的各种功能。在此基础上设计了系统的总体方案,最后通过硬件和软件实现了各个功能模块。
经过实验表明,这套系统软硬件设计合理、抗干扰能力强、实时性良好,经过系统扩展和升级,可应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控,还能有效地解决汽车倒车,液位、水深、管道长度的测量问题。
关键词:超声波;AT89S51;LED;中断;测距
目录
摘要 I
目录 I
1 设计目的 1
2 总体方案 2
超声波测距原理 2
设计思路 2
3 硬件设计 3
单片机系统及显示电路 3
超声波发射电路 4
超声波检测接收电路 4
4 软件设计 4
5
主程序框图设计 5
主程序代码设计 6
中断子程序设计 7
中断子程序框图设计 7
中断子程序代码设计 8
显示子程序代码设计 8
距离计算子程序代码设计 9
5 结论 11
参考文献 12
1 设计目的
设计一个超声波测距器,可应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控,也可用于如液位、井深、管道长度的测量等场合。~,测量精度1 cm,测量时与被测物体无直接接触,能够清晰稳定地显示测量结果。
2 总体方案
超声波测距原理
超声波测距的原理一般采用渡越时间法TOF(time of flight)。超声波测距可测出回波和发射脉冲之间的时间间隔,利用S=Ct/2就可以算出距离。即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。
设计思路
,然后单片机不停的检测INT0引脚,当INT0引脚的电平由高电平变为低电平时就认为超声波已经返回。计数器中的数据就是超声波所经历的时间,通过换算就可以得到传感器与障碍物之间的距离。然后再经过扫描把数据显示在LED上。
根据设计要求并综合各方面因素,可以采用AT89S51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。
:
单片机
控制器
超声波接收
LED显示
超声波发送
扫描驱动

3 硬件设计
系统硬件主要由单片机系统及显示电路、超声波发射电路和超声波检测接收电路三部分组成。
单片机系统及显示电路
单片机采用89S51或其兼容系列。采用12MHz高精度的晶振,以获得较稳定的时钟频率,减小测量误差。,利用外中断0口检测超声波接受电路输出的返回信号。显示电路采用简单实用的4位共阳LED数码管,位码用PNP三极管驱动。单片机系统及显示电路如下图所示:

单片机系统复位电路

超声波发射电路
。

超声波检测接收电路
参考红外转化接收期刊的电路采用集成电路CX20106A,这是一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38KHz与测距超声波频率40KHz较为接近,可以利用它作为超声波检测电路。实验证明其具有很高的灵敏度和较强的抗干扰能力。电路如下图所示。

4 软件设计
系统软件设计主要由主程序、计时中断子程序、超声波接收中断程序、显示子程序及距离计算子程序等部分组成。

主程序首先对系统环境初始化,设置定时器T0工作模式为16位的定时计数器模式,置位总中断允许位EA并给显示端口P0和P2清0。然后调用超声波发生子程序送出一个超声波脉冲,为避免超声波从发射器直接传送到接收器引起的