基于52單片機(jī)的超聲波測距儀全解

基于52單片機(jī)的超聲波測距儀1.主體模塊控制單元(52單片機(jī))復(fù)位電路時鐘模塊顯示模塊報警模塊發(fā)射電路接收電路障礙物2.硬件實(shí)物本次設(shè)計用的主控芯片采用的是STC89C52。系統(tǒng)采用12MHz的高精度晶振，用P1.7口輸出超聲波傳感器的脈沖信號，利用外部中斷0監(jiān)測超聲波接收電路輸出的返回信號。用四位八段共陽數(shù)碼管〔動態(tài)掃描〕顯示，并用PNP三極管驅(qū)動，設(shè)有報警距離，并有蜂鳴器驅(qū)動電路。數(shù)碼管復(fù)位電路報警距離設(shè)置晶振模塊超聲波模塊主控芯片電源開關(guān)蜂鳴器3.主控芯片-89C52P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個TTL邏輯電平。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。P1、P2、P3口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL邏輯電平。此外，P1.0和P1.2分別作定時器2的外部計數(shù)輸入和時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入。4.主控芯片-時鐘電路時鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作時所需的時鐘信號，其有兩種時鐘方式：外部時鐘和內(nèi)部時鐘。外部始終是使用外部振蕩脈沖信號，常用于多片單片機(jī)同時工作，以便于同步。本設(shè)計使用12MHZ晶振，采用外部時鐘方式，AT89S52內(nèi)部有一個可控制的負(fù)反響反向大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與反響元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器構(gòu)成一個自激振蕩器。機(jī)器周期=時鐘周期*125.主控芯片-復(fù)位電路復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，只要RST引腳出至少保持兩個機(jī)器周期的高電平就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)位。本設(shè)計采用手動復(fù)位方式。當(dāng)按下復(fù)位按鈕時，電容迅速放電，使RST端迅速變?yōu)楦唠娖剑瑥?fù)位按鈕松開后，電容通過電阻充電，逐漸使RST端恢復(fù)低電平。單片機(jī)額最小系統(tǒng)包括一個時鐘電路和一個復(fù)位電路。6.顯示模塊-四位共陽八段數(shù)碼管共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個顯示單元〔小數(shù)點(diǎn)〕。7.顯示模塊-四位共陽八段數(shù)碼管8.超聲波模塊-發(fā)射電路當(dāng)它兩個壓電晶片外加脈沖信號，且頻率等壓電晶片的固有振蕩頻率時，壓電晶片將會發(fā)生共振，并帶動共振板振動產(chǎn)生超聲波，就成為超聲波發(fā)射傳感器。9.超聲波模塊-接收電路CX20216A是一款紅外線檢波接收的專用芯片，接收的回波信號先經(jīng)過前置放大器和限幅放大器，將信號調(diào)整到適宜的幅值；再經(jīng)過帶通濾波器濾波得到有用信號，濾除干擾信號；最后由峰值檢波器和整形電路輸出到鎖相環(huán)路。兩壓電晶片間未外加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波時，將壓迫壓電晶片作振動，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號，就成為超聲波接收傳感器。10.超聲波模塊-測距的算法分析超聲波發(fā)生器T在某以時刻發(fā)出一個超聲波信號，當(dāng)這個超聲波遇到被測物體后反射回來，就會被超聲波接收器R接收到。這樣，只有計算出從發(fā)出超聲波信號到接收返信號所用的時間，就可以計算出超聲波發(fā)生器與反射物體的距離。該距離計算公式如下:其中：d為被測物與測距器的距離；s為聲波的來回路程；v為聲速；t為聲波來回所用的時間。注意：超聲波也是一種聲波,其聲速與溫度有關(guān)。11.程序分析計算距離顯示結(jié)果開外部中斷賦值關(guān)閉外部中斷外部中斷入口返回開始系統(tǒng)初始化發(fā)射超聲波脈沖接收超聲波脈沖計算距離顯示結(jié)果發(fā)送超聲波停止發(fā)射定時器初始化定時器中斷是否發(fā)射完返回12.程序分析◎如果當(dāng)計時器溢出時還未檢測到超聲波返回信號，那么定時器T0溢出中斷將外中斷關(guān)閉，并將測距成功標(biāo)志字賦值2，以表示本次測距不成功?！虺暡òl(fā)生子程序的作用是通過P1.0端口發(fā)送超聲波脈沖信號〔頻率約40kHz的方波〕，同時把計數(shù)器T0翻開進(jìn)行計時。超聲波發(fā)生子程序比較簡單，但要求程序運(yùn)行時間準(zhǔn)確，所以采用匯編語言編程。 ◎超聲波接收子程序利用外中斷0檢測返回超聲波信號，一旦收到返回超聲波信號〔即INT0腳出現(xiàn)低電平〕，立即進(jìn)入超聲波接收中斷程序。進(jìn)入中斷后，就立即關(guān)閉計時器T0，停止計時，并將測距成功標(biāo)志字賦值1。13.小結(jié)-關(guān)于誤差②計算公式中d≠s/2①溫度影響超聲波也是一種聲波,其聲速與溫度有關(guān)溫度-30-20-100102030100聲速313319325323338344349386圖中，紅色箭頭的路徑為s，黑色箭頭路徑為d，d<s/214.小結(jié)-關(guān)于延時②四角按鍵抖動延時①發(fā)射端與接收端的必要延時四角按鍵