基于AT89C52的超聲波測距儀的設計方案

　　在顯示模塊選擇時有兩種，一種是用液晶顯示屏，其具有輕薄短小，分辨率高，可顯示漢字等各種符號的優(yōu)點。但一般需要利用控制芯片創(chuàng)建字符庫，編程工作量大；一種則是選用數碼管，數碼管具有低電耗、壽命長、易于維護的特點，同時精度比較高，稱量快，精確可靠，編程容易，操作簡單。缺點是不能實現漢字及多數據多行顯示。綜合考慮本次設計中選擇了3位數碼管顯示。用PNP型三極管驅動數碼管，并連接到單片機AT89C52的P0口上作位選。雖然顯示上沒有液晶顯示屏那么完全，但是也能夠完整直觀地顯示出需要的結果。圖5為超聲波測距硬件設計的顯示電路。

圖5 超聲波測距顯示電路

　　2.4 溫度補償電路設計

　　本系統(tǒng)中，選擇使用溫度芯片DS18B20作為溫度傳感器。DS18B20支持"一線總線"接口，測量溫度范圍為-55~125℃，在-10~85℃范圍內，精度為±0.5℃?，F場溫度直接以"一線總線"的數字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現場溫度測量。DS18B20引腳說明如表2所示。

表2 DS18B20引腳說明

　　DS18B20是在一根I/O線上讀寫數據，因此，對讀寫的數據位有著嚴格的時序要求。DS18B20有嚴格的通信協(xié)議來保證各位數據傳輸的正確性和完整性。該協(xié)議定義了幾種信號的時序：初始化時序、讀時序、寫時序。

　　溫度補償電路的設計如圖6所示，數據輸入/輸出腳連接到單片機的P0.1腳，電源接口接入+5 V的電壓，外加5.6 kΩ的上拉電阻，因為DS18B20是單總線溫度傳感器，數據線是漏極開路，如果DS18B20沒接電源，則需要數據線強上拉，給DS18B20供電；如果DS18B20接有電源，則需要一個上拉即可穩(wěn)定的工作。由于DS18B20在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉換電路集成在形如一只三極管的集成電路內，檢測的溫度值在內部進行轉換，溫度測量結果直接以數字信號輸出，單片機對由DS18B20輸出的信號進行讀取，經過軟件對溫度數字值實現處理。

圖6 溫度補償電路

　　2.5 主電路原理圖

　　該系統(tǒng)主電路原理圖如圖7所示，單片機采用89C52系列，單片機使用外部時鐘源，外接6MHZ的晶振，由P0.0口直接輸出40 KHZ的驅動信號給放大電路。接收到回波后，經由CX20106的濾波，產生中斷信號，并由p3.2口輸出進行中斷。顯示電路采用簡單實用的3位數碼管，連接單片機AT89C52的P0口，而三極管連接P2口，作數碼管的位選。工作時，首先將系統(tǒng)初始化，啟動計時器。并由P0.0腳發(fā)出40KHZ的驅動信號，同時打開INT0中斷，并且開始等待接收到的回波和中斷信號，若接收到回波（單片機接收到中斷信號），計時器停止計時，保存時間信息，并且根據溫度補償計算出當前環(huán)境下的聲速，計算出當前待測距離后儲存，并調用顯示子程序。測出距離后結果將以十進制BCD碼方式傳送到LED顯示，然后再發(fā)超聲波脈沖重復測量過程。

圖7 超聲波測距主電路圖

　　3 結論

　　經過實測，本測距儀能夠迅速的測出250 m以內的短距離障礙物，在30-200 cm范圍內，誤差能控制在1 cm以內，本設計具有簡單實用，能耗低，成本低等特點。經過實際測試，發(fā)現系統(tǒng)的精度能滿足普通需求，若需要進一步提高精度，可采用精度更高但系統(tǒng)更加復雜的雙頻超聲波測距的方法。

參考文獻:

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