基于单片机的超声波测距仪LED显示电路的设计

超声波测距仪主程序利用外中断0检测返回超声波信号，一旦接收到返回超声波信号（即INT0引脚出现低电平），立即进入中断程序。进入中断后就立即关闭计时器T0停止计时，并将测距成功标志字赋值1。如果当计时器溢出时还未检测到超声波返回信号，则定时器T0溢出中断将外中断0关闭，并将测距成功标志字赋值2以表示此次测距不成功。 前方测距电路的输出端接单片机INT0端口，中断优先级最高，左、右测距电路的输出通过与门IC3A的输出接单片机INT1端口，同时单片机P1.3和P1.4接到IC3A的输入端，中断源的识别由程序查询来处理，中断优先级为先右后左。部分源程序如下：

INTT0: CLR EA

CLR TR0

MOV TH0,#00H

MOV TL0,#00H

SETB ET1

SETB EA

SETB TR0

SETB TR1

OUT : RET;T1中断，发超声波用：

INTT1 : CPL VOUT

DJNZ R4,RETIOUT

CLR TR1

CLR ET1

MOV R4,#04H

SETB EX0

RETIOUT:RETI;外中断0，收到回波时进入

PINT0: CLR TR0

CLR TR1

CLR ET1

CLR EA

CLR EX0

MOV 44H,TL0

MOV 45H,TH0

SETB 00H

RETI

3.3.4 系统的软硬件的调试

超声波测距仪的制作和调试都比较简单，其中超声波发射和接收采用模块直接实现。

硬件电路制作完成并调试好后，便可将程序编译好下载到单片机试运行。根据实际情况可以修改超声波发生子程序每次发送的脉冲宽度和两次测量的间隔时间，以适应不同距离的测量需要。根据所设计的电路参数和程序，测距仪能测的范围为0.07～5.5m，测距仪最大误差不超过1cm。系统调试完后应对测量误差和重复一致性进行多次实验分析，不断优化系统使其达到实际使用的测量要求。

软件的调试程序见附录三.

4 总结和体会

由于时间和其它客观上的原因，此次设计没有成功做出实物。但是对设计有一个很好的理论基础。设计的最终结果是使超声波测距仪能够产生超声波，实现超声波的发送与接收，从而实现利用超声波方法测量物体间的距离。以数字的形式显示测量距离。

超声波测距的原理是利用超声波的发射和接受，根据超声波传播的时间来计算出传播距离。实用的测距方法有两种，一种是在被测距离的两端，一端发射，另一端接收的直接波方式，适用于身高计；一种是发射波被物体反射回来后接收的反射波方式，适用于测距仪。此次设计采用反射波方式。

超声波测距仪硬件电路的设计主要包括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。单片机采用AT89S51或其兼容系列。采用12MHz高精度的晶振，以获得较稳定时钟频率，减小测量误差。单片机用P1.0端口输出超声波换能器所需的40kHz的方波信号，利用外中断0口监测超声波接收电路输出的返回信号。显示电路采用简单实用的4个七段共阳数码管组成动态扫描电路 。

超声波发射电路主要由反相器4069和超声波发射换能器FSQ构成，单片机P1.0端口输出的40kHz的方波信号一路经一级反向器后送到超声波换能器的一个电极，另一路经两级反向器后送到超声波换能器的另一个电极，用这种推换形式将方波信号加到超声波换能器的两端，可以提高超声波的发射强度。输出端采两个反向器并联，用以提高驱动能力。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，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。

超声波检测接收电路主要是由集成电路CX20106A组成，它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。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。

在元件及调制方面，由于采用的电路使用了很多集成电路。外围元件不是很多，所以调试不会太难。一般只要电路焊接无误，稍加调试应该会正常工作。电路中除集成电路外，对各电子元件也无特别要求。若能将超声波接收电路用金属壳屏蔽起来，则可提高抗干扰能力。

我要感谢孔老师，邵老师和陈老师在设计中对我给予的悉心指导和严格要求，同时也感谢本班同学在设计期间所给予我的帮助。在我论文写作期间，各位同学给我提供了种种专业知识上的指导，使我能够这么顺利的完成设计与制作，借此机会，向您们表示由衷的感激。同时还要感谢系实验室在设计期间提供给我们优越的实验条件。

附录一：电气原理图

附录二：程序调试

VOUT EQU P1.0

ORG 0000H

LJMP START

ORG 0003H

LJMP PINT0

ORG 000BH

LJMP INTT0

ORG 0013H

RETI

ORG 001BH

LJMP INTT1

ORG 0023H

RETI

ORG 002BH

RETI

;***********主程序**************

START: MOV SP,#4FH

MOV R0,#40H

MOV R7,#0BH

CLEARDISP:MOV @R0, #00H

INC R0

DJNZ R7,CLEARDISP

MOV 20H, #00H

MOV TMOD,21H

MOV TH0, #00H

MOV TL0,00H

MOV TH1,0F2H

MOV TL1,0F2H

MOV P0, 0FFH

MOV P1, 0FFH

MOV P2, 0FFH

MOV P3, 0FFH

MOV R4, 04H

SETB PX0

SETB ET0

SETB EA

SETB TR0

START1: LCALL DISPLAY

JNB 00H,START1

CLR EA

LCALL WORK

SETB EA

CLR 00H

SETB TR0

MOV R2,#64H

LOOP: LCALL DISPLAY

DJNZ R2,LOOP

SJMP START1

INTT0: CLR EA

CLR TR0

MOV TH0,#00H

MOV TL0,#00H

SETB ET1

SETB EA

SETB TR0

SETB TR1

OUT : RET

;T1中断，发超声波用：

INTT1 : CPL VOUT

DJNZ R4,RETIOUT

CLR TR1

CLR ET1

MOV R4,#04H

SETB EX0

RETIOUT:RETI

;外中断0，收到回波时进入

PINT0: CLR TR0

CLR TR1

CLR ET1

CLR EA

CLR EX0

MOV 44H,TL0

MOV 45H,TH0

SETB 00H

RETI

;*****显示程序：**********

DISPLAY:MOV R1, #40H;G

MOV R5,#0F7H;G

PLAY: MOV A,R5

MOV P0,#0FFH

MOV P2,A

MOV A,@R1

MOV DPTR,#TAB

MOVC A,@A+DPTR

MOV P0,A

LCALL DL1MS

INC R1

MOV A,R5

JNB ACC.0,ENDOUT;G

RR A

MOV R5,A

AJMP PLAY

ENDOUT: MOV R2,#0FFH

MOV P0,#0FFH

RET

TAB: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,0FFH,88H,0BFH

; 共阳段码管 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,不亮,A,-

;延时程序:

DL1MS: MOV R6,#14H

DL1: MOV R7,#19H

DL2: DJNZ R7,DL2

DJNZ R6,DL1

RET