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基于单片机超声波测距仪的设计

发布时间:2023-03-31 02:36:21

❶ 基于单片机的超声波测距仪设计需要哪些

需要单片机控制板,超声波传感器,电源等等。剩下的就是编程序了。如有帮助请采纳,手机则点击右上角的满意,谢谢!!

❷ 超声波测距的PCB设计

10mil还是比较紧张的。具体还要看你用的敷铜板厚度和质量。有时候一些经验数据不太好用,我有一弯察次就出现过80mil的线被最高不超过0.9A的电流烧坏的经历,按理说,我已经是设置了2倍的裕量了。
所以埋颤茄我觉得你设计的10mil线宽是有些危险的,以后建议在可能的情况下,增加地线和电源的宽度,特别是地线,被烧得可能性比较大。
如果说补救,建议采用二楼的办法,在电源线和地线上敷上一层焊锡,这样可以大大增加通过电流的能力。上次被烧得线我后来还是这样洞竖修复,很好用。

❸ 51单片机控制的超声波测距仪程序

希望对你有帮助
//超声波模块显示程序
#include <reg52.h> //包括一个52标准内核的头文件
#define uchar unsigned char //定义一下方便使用
#define uint unsigned int
#define ulong unsigned long
sbit Tx = P3^3; //产生脉冲引脚
sbit Rx = P3^2; //回波引脚
uchar code SEG7[10]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90};//数码管0-9
uint distance[4]; //测距接收缓冲区
uchar ge,shi,,temp,flag,outcomeH,outcomeL,i; //自定义寄存器
bit succeed_flag; //测量成功标志
//********函数声明
void conversion(uint temp_data);
void delay_20us();
void pai_xu();
void main(void) // 主程序
{ uint distance_data,a,b;
uchar CONT_1;
i=0;
flag=0;
Tx=0; //首先拉低脉冲输入引脚
TMOD=0x11; //定时器0,定时器1,16位工作方式
TR0=1; //启动定时器0
IT0=0; //由高电平变低电平,触发外部中断
ET0=1; //打开定时器0中断
EX0=0; //关闭外部中断
EA=1; //打开总中断0

while(1) //程序循环
{
EA=0;
Tx=1;
delay_20us();
Tx=0; //产生一个20us的脉冲,在Tx引脚
while(Rx==0); //等待Rx回波引脚变高电平
succeed_flag=0; //清测量成功标志
EX0=1; //打开外部中断
TH1=0; //定时器1清零
TL1=0; //定时器1清零
TF1=0; //
TR1=1; //启动定时器1
EA=1;

while(TH1 < 30);//等待测量的结果,周期65.535毫秒(可用中断实现)
TR1=0; //关闭定时器1
EX0=0; //关闭外部中断

if(succeed_flag==1)
{
distance_data=outcomeH; //测量结果的高8位
distance_data<<=8; //放入16位的高8位
distance_data=distance_data|outcomeL;//与低8位合并成为16位结果数据
distance_data*=12; //因为定时器默认为12分频
distance_data/=58; //微秒的单位除以58等于厘米
} //为什么除以58等于厘米, Y米=(X秒*344)/2
// X秒=( 2*Y米)/344 ==》X秒=0.0058*Y米 ==》厘米=微秒/58
if(succeed_flag==0)
{
distance_data=0; //没有回波则清零

}

distance[i]=distance_data; //将测量结果的数据放入缓冲区
i++;
if(i==3)
{
distance_data=(distance[0]+distance[1]+distance[2]+distance[3])/4;
pai_xu();
distance_data=distance[1];

a=distance_data;
if(b==a) CONT_1=0;
if(b!=a) CONT_1++;
if(CONT_1>=3)
{ CONT_1=0;
b=a;
conversion(b);
}
i=0;
}
}
}
//***************************************************************
//外部中断0,用做判断回波电平
INTO_() interrupt 0 // 外部中断是0号
{
outcomeH =TH1; //取出定时器的值
outcomeL =TL1; //取出定时器的值
succeed_flag=1; //至成功测量的标志
EX0=0; //关闭外部中断
}
//****************************************************************
//定时器0中断,用做显示
timer0() interrupt 1 // 定时器0中断是1号
{
TH0=0xfd; //写入定时器0初始值
TL0=0x77;
switch(flag)
{case 0x00:P0=ge; P2=0x7f;flag++;break;
case 0x01:P0=shi;P2=0xbf;flag++;break;
case 0x02:P0=;P2=0xdf;flag=0;break;
}
}

//显示数据转换程序
void conversion(uint temp_data)
{
uchar ge_data,shi_data,_data ;
_data=temp_data/100 ;
temp_data=temp_data%100; //取余运算
shi_data=temp_data/10 ;
temp_data=temp_data%10; //取余运算
ge_data=temp_data;

_data=SEG7[_data];
shi_data=SEG7[shi_data]&0x7f;
ge_data =SEG7[ge_data];

EA=0;
= _data;
shi = shi_data;
ge = ge_data ;
EA=1;
}
//******************************************************************

void delay_20us()
{ uchar bt ;
for(bt=0;bt<60;bt++);
}
void pai_xu()
{ uint t;
if (distance[0]>distance[1])
{t=distance[0];distance[0]=distance[1];distance[1]=t;}
if(distance[0]>distance[2])
{t=distance[2];distance[2]=distance[0];distance[0]=t;}
if(distance[1]>distance[2])
{t=distance[1];distance[1]=distance[2];distance[2]=t;}
}

❹ 基于单片机的超声波测距仪毕业论文

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基于单片机的超声波测距仪设计及其应用分析

[摘要] 本文利用超声波传输中距离与时间的关系,采用AT89C51单片机进行控制及数据处理,设计出了能精确测量两点间距离的超声波测距仪。该测距仪主要由超声波发射器电路、超声波接收器电路、单片机控制电路、环境温度检测电路及显示电路构成。利用所设计出的超声波测距仪,对不同距离进行了测试,并进行了详尽的误差分析。

[关键词] 超声波测距 单片机 温度传感器

随着社会的发展,人们对距离或长度测量的要求越来越高。超声波测距由于其能进行非接触测量和相对较高的精度,越来越被人们所重视。本设计的超声波测距仪,可以对不同距离进行测试,并可以进行详尽的误差分析。

一、设计原理

超声测距仪是根据超声波遇到障碍物反射回来的特性进行测量的。超声波发射器向某一方向发射超声波,在发射同时开始计时,超声波在空气中传播,途中碰到障碍物就立即返回来,超声波接收器收到反射波就立即中断停止计时。 通过不断检测产生波发射后遇到障碍物所反射的回波,从而测出发射超声波和接收到回波的时间差T,然后求出距离L。基本的测距公式为:L=(△t/2)*C
式中 L——要测的距离
T——发射波和反射波之间的时间间隔
C——超声波在空气中的声速,常温下取为340m/s
声速确定后,只要测出超声波往返的时间,即可求得L。

二、超声波测距仪设计目标

测量距离: 5米的范围之内;通过LED能够正确显示出两点间的距离;误差小于5%。

三、数据测量和分析

1.数据测量与分析
由于实际测量工作的局限性,最后在测量中选取了一米以下的30cm、50cm、70cm、80cm、90cm、100cm 六个距离进行测量,每个距离连续测量七次,得出测量数据(温度:29℃),如表所示。从表中的数据可以看出,测量值一般都比实际值要大几厘米,但对于连续测量的准确性还是比较高的。
对所测的每组数据去掉一个最大值和最小值,再求其平均值,用来作为最终的测量数据,最后进行比较分析。这样处理数据也具有一定的科学性和合理性。从表中的数据来看,虽然对超声波进行了温度补偿,但在比较近的距离的测量中其相对误差也比较大。特别是对30cm和50cm的距离测量上,相对误差分别达到了5%和4.8%。但从全部测量结果看,本设计的绝对误差都比较小,也比较稳定。本设计盲区在22.6cm左右,基本满足设计要求。
2.误差分析
测距误差主要来源于以下几个方面:
(1)超声波发射与接收探头与被测点存在一定的角度,这个角度直接影响到测量距离的精确值;(2)超声波回波声强与待测距离的远近有直接关系,所以实际测量时,不一定是第一个回波的过零点触发;(3)由于工具简陋,实际测量距离也有误差。影响测量误差的因素很多,还包括现场环境干扰、时基脉冲频率等等。

四、应用分析

采用超声波测量大气中的地面距离,是近代电子技术发展才获得正式应用的技术,由于超声测距是一种非接触检测技术,不受光线、被测对象颜色等的影响,在较恶劣的环境(如含粉尘)具有一定的适应能力。因此,用途极度广泛。例如:测绘地形图,建造房屋、桥梁、道路、开挖矿山、油井等,利用超声波测量地面距离的方法,是利用光电技术实现的,超声测距仪的优点是:仪器造价比光波测距仪低,省力、操作方便。
超声测距仪在先进的机器人技术上也有应用,把超声波源安装在机器人身上,由它不断向周围发射超声波并且同时接收由障碍物反射回波来确定机器人的自身位置,用它作为传感器控制机器人的电脑等等。由于超声波易于定向发射,方向性好,强度好控制,它的应用价值己被普遍重视。
总之,由以上分析可看出:利用超声波测距,在许多方面有很多优势。因此,本课题的研究是非常有实用和商业价值。

五、结论

本设计的测量距离符合市场要求,测量的盲区也控制在23cm以内。针对市场需求,本设计还可以加大发射功率,让测量的距离更加的远。在显示方面,也可以对程序做适当改动,使开始发射超声波时LED显示出温度值,到超声波回波接收到以后通过计算得出距离值时,LED自动切换显示距离值,这样在视觉效果上得到更加直观的了解。

参考文献:

[1]孙涵芳徐爱卿:MCS一51/96系列单片机原理及应用(修订版)[M].北京:北京航空航天大学出版社.2002.46-170
[2]金篆芷王明时:现代传感器技术[M].电子工业出版社.1995.331—335
[3]孙涵芳徐爱卿:MCS一51/96系列单片机原理及应用(修订版)[M].北京:北京航空航天大学出版社.2002.46-170
[4]路锦正王建勤杨绍国赵珂赵太飞:超声波测距仪的设计[J].传感器技术.2002

仅供参考,请自借鉴

希望对您有帮助

❺ 急求:基于单片机设计超声波测距需要哪些元器件谢谢!

发射电路需要两个三极管,一个电阻,一个电容,一个发射头。接收需要有四个放大的集成电路一块,先放大再带通辩仿销滤波再经检测到单片机。 给你推荐一款新型的红外测距传感携游器,型号GP2D12,工作电压为4~5.5V,三脚封装,输出为模拟电压,探测距离为10--80cm,输出电压跟距离大塌成反比,对应于80--10cm距离的输出模拟电压为0.4~2.4V。

❻ 求C51单片机程序,关于超声波测距仪

看下这个

原文http://www.elecfans.com/article/87/82/2009/20091219139294.html

基于单片机的倒车防撞预警系统设计和实现

0 引 言
汽车倒车防撞预警系统即是俗称的倒车雷达,是汽车泊车辅助装置。在汽车倒车时,倒车雷达采用超声波测距原理探测汽车尾部离障碍物的距离,当汽车尾部离障碍物的距离达到探测范围时,倒车雷达通过数码管实时动态显示距离。当汽车尾部离障碍物的距离达到设定的安全警告值时,倒车雷达发出报警声,以警示驾驶员,辅助驾驶员安全倒车。现在生产的中高档小轿车大多数都配置有倒车雷达,而出于节省成本等方面的考虑,经济型小轿车、大客车等其他车辆都没有配置倒车雷达。有市场需求的产品,必然会带动产品的开发设计。倒车雷达电路种类较多,本文介绍基于单片机控制的倒车雷达系统,该系统采用通用型单片机作为控制电路,方便系统功能扩展。系统电路主要采用集成器件构成,外围元件少,电路简洁、调试方便、成本低,利于商品化生产。

1 系统组成及工作原理
倒车防撞预警系统由四路收发一体封闭(防水)型超声波传感器及其超声波发射与回波接收电路、超声波电信号放大电路、单片机控制电路、LED数码管显示电路和蜂鸣器声音报警电路组成。系统组成框图如图1所示。

当汽车倒车时由倒车换挡装置自动接通系统电源,系统上电复位,进入工作状态。单片机编程产生一串40 kHz的矩形脉冲电压,经四选一模拟开关加到超声波发射与回波接收电路,经放大驱动超声波传感器发射出超声波,同时单片机开始计时。发射出的超声波碰到障碍物后形成反射波,部分反射波返回作用于超声波传感器,经超声波传感器的声/电转换,变成微弱的电信号,该微弱的电信号经放大、整形产生负跳变电压,向单片机发出中断申请。单片机收到中断申请的信号后,立即响应中断,执行外部中断服务程序,停止计时,得到超声波发送和返回的时间T,计算出发射点离障碍物的距离S,即:S=(C·T)/2。C是超声波在空气中的传播速度,在常温25℃时,C约为346 m/s。若发射出的超声波在测距范围内未遇到障碍物,直到单片机定时中断产生,执行定时中断服务程序,选择下一路,依次按后左路、后左中路、后右中路、后右路的顺序继续发射和接收超声波,并经过计算处理。四路探测处理完毕,选择四路中测出的最小距离值通过LED数码管显示出来。当最小距离值小于预先设定的报警距离时,单片机接通蜂鸣器的电源,蜂鸣器发出报警声。若四路探测无回波中断申请,则显示“-.--”,表明在安全距离内没有障碍物,再继续下一轮的循环探测处理。

2 系统硬件电路的设计
2.1 超声波发射与回波接收电路
超声波发射与回波接收电路的主要作用是提高驱动超声波传感器的脉冲电压幅值,有效地进行电/声转换,增大超声波的发射距离,并通过收发一体的超声波传感器将返回的超声波转变成微弱的电信号。超声波发射与回波接收电路如图2所示(画出一路,其他三路与该路一样)。

EFR40RS是收发一体封闭(防水)型超声波传感器,其中心频率f0=(40.0±1.0)kHz,-3 dB带宽1 kHz。驱动电压峰一峰值要求60~150 V。CD4052是双路四选一模拟开关,单片机的P3.4和P3.5端口输出选通信号,单片机的P3.3端口输出一串40 kHz的脉冲电压,通过CD4052的X路加到选通的开关三极管Q1基极,经脉冲变压器T1升压至100 VP-P左右,驱动超声波传感器EFR40RS发射超声波。发射时的脉冲电压幅值大小直接影响测距的远近,应采用超声波专用的脉冲变压器。反射回的超声波经原收发一体封闭型超声波传感器变成毫伏级的一串脉冲电信号。由于回波电信号的幅值小,VD3和VD4二极管截止,该信号不会通过T1变压器副边线圈形成短路。VD1和VD2二极管也截止,所以回波电信号经R1和C1,通过CD4052的Y路送到超声波电信号放大与整形电路。R1和VD1,VD2组成双向限幅电路,避免发射时的大信号造成超声波放大与整形电路阻塞,甚至损坏电路。

2.2 超声波电信号放大电路
超声波电信号放大电路采用集成电路CX20106A构成。CX20106A是日本索尼公司生产的红外遥控信号接收集成电路。通过外部所接电阻,将其内部带通滤波电路的中心频率f0设置为40 kHz,就可以接收放大超声波电信号,并整形输出负脉冲电压。
应用电路如图3所示。1脚是超声波电信号输入端,2脚与地之间连接RC串联网络,是内部前置放大电路负反馈网络的组成部分。电阻R5的数值确定前置放大电路的增益。R5电阻值减小,负反馈减弱,放大倍数增大;反之,则放大倍数减小。3脚与地之间连接检波电容C3,适当改变电容C3的大小,可以改变超声波电信号放大和整形电路的灵敏度和抗干扰能力。C3电容量大,灵敏度低,抗干扰能力强;C3容量小,灵敏度高,抗干扰能力弱,易造成误动作。5脚与电源间接入一个电阻,用以设置内部带通滤波电路的中心频率f0。

当R6=200 kΩ时,f0=40 kHz。6脚与地之间接一个积分电容,标准值为330 pF。如果该电容值取得太大,会使探测距离变短。7脚是电路集电极开路输出端,R7是该引脚的上拉电阻。集成电路CX20106A无信号输入时,7脚输出高电平,当输入的超声波电信号经放大、整形后,7脚输出一个负脉冲电压。
2.3 单片机控制电路和显示、报警电路
电路如图4所示。由于系统用到单片机的输入/输出端口不多,在不考虑功能扩展时,从功能够用和低成本的角度考虑,采用AT89C2051单片机作为控制电路的核心器件。AT89C2051单片机共有20个引脚,其中有15个I/O端口(P3.6无引出脚)。两个16位定时器/计数器,其体积小、价格低。采用12 MHz高精度的晶振,以获得较稳定的时钟频率,减小测量误差。单片机的P3.3端口周期性的输出一串40 kHz的矩形脉冲,通过双路四选一模拟开关CD4052周期性地加到四路超声波发射与回波接收电路。单片机的P3.4和P3.5端口输出双路四选一模拟开关CD4052的选通信号。单片机的P3.2端口为外部中断0中断申请信号输入端。三位LED数码管采用动态扫描显示。U4的小数点常亮,U4的单位为m,U5的单位为dm,U6的单位为cm。采用有源蜂鸣器作为报警发音器件,一是器件成本低,二是便于动态扫描显示的软件编程。

3 系统软件的设计
系统软件采用模块化设计,方便扩展移植。采用汇编语言编程。主要有主程序、T0中断服务程序、外部中断0服务程序、超声波发生子程序。

3.1 主程序
本系统有四路测距通道,采用分时工作,按后左一后左中一后右中一后右顺序循环测距。每一路发射超声波后的等待外部中断时间应大于超声波在最大有效探测距离内往返时间。所以按最大有效探测距离可以估算出最短的循环间隔时间。因为超声波在空气中传播能量会不断衰减,所以超声波测距存在最大有效探测距离。这最大有效探测距离与多种因数有关:
与超声波传感器性能的好坏、与驱动超声波传感器的脉冲电压幅值(功率)的大小、障碍物大小和形状、障碍物吸波特性以及反射波与入射波之间的夹角、与超声波放大和整形电路的灵敏度等有关。设定最大有效探测距离为8 m(收发一体封闭型超声波传感器比较难达到,实际上也没有必要探测很远的障碍物,只是设计留有裕量。由于显示位数有限,也必须对最大探测距离做限制),则循环工作的间隔时间Tm=2S/C=2×8/346A46 ms,加上避免接收超声波传感器余振的延时和程序执行时间,留足裕量,设定Tm△56 ms。
主程序流程图如图5所示。首先是对系统初始化。端口p1.0、P3.3置0;设置堆栈,中断允许总控制位EA允许中断(EA=1);允许外部中断0中断(EX0=1),采用边沿触发方式(IT0=1);设置定时器T0允许中断(ET0=1),以16位工作方式定时约56 ms;设置定时器T1以16位工作方式定时/计数,计数初值0000H,然后启动T0定时。设置显示数据初值为三位BCD码999(cm),对应字形段码显示“---”。四路探测处理完毕后,将四组数据中的最小值送入显示缓冲区,通过LED数码管显示。同时该值与设定的100 cm值比较,若四组数据中的最小值小于100 cm,P3.7端口置0,Q2三极管导通,有源蜂鸣器得电发出报警声。

由于单片机采用12 MHz的晶振,1个机器周期为1μs,所以计数器每计一个数就是1μs,定时器T1工作模式设置为16位定时/计数器模式,则其最大定时65.536 ms。由于定时器T0每56 ms产生中断,执行T0中断服务程序时停止T1计时,所以T1计时不会产生溢出中断。一轮四路探测处理完毕所用时间大约是56 ms×4=224 ms,用时很短,而倒车速度又比较慢,所以可以做到实时动态显示。
3.2 T0中断服务程序
T0中断服务程序流程图如图6所示。每隔56 ms分别按后左→后左中→后右中→后右顺序选通下一路超声波发射与回波接收电路,调用超声波发生子程序,送出16个40 kHz的超声波脉冲电压,定时器T1开始计时,定时器T0开始定时56 ms,使每路工作56 ms。

为了避免接收到超声波传感器余振的直射波产生的中断申请,延时2.8 ms后,才允许外部中断0中断,等待接收返回的超声波信号。所以,最小探测距离(盲区)Smin=Ct/2=346×0.002 8/2△0.48 m。四路探测处理完毕,将四路中最小值送入显示缓冲区。若在四路探测中有些路在有效探测范围内发射的超声波未遇障碍物,无返回波,外部中断0不产生中断申请信号,或者是进入探测盲区,外部中断0产生的中断申请不被受理,则定时器T1计时到定时器T0产生中断,在T0中断服务程序中,用三位BCD码999(三位十进制数最大值999 cm)置够四组数据。若显示缓冲区的四组数据都是999时,则对应字形段码显示“---”。倒车伊始,LED数码显示器就显示“-.--”,表明在安全距离内没有障碍物;若发出报警声后,又显示“-.--”,表明进入了探测盲区。
3.3 外部中断0服务程序
外部中断O服务程序流程图如图7所示。单片机一旦接收到返回超声波信号(即INT0引脚由高电平跳变为低电平),立即进入外部中断0服务程序。首先停止定时器T1计时,禁止外部中断0中断。然后将定时器T1中的数N,也即将超声波往返所用的时间N(单位:μs),按式S=CT/2=(346 x N×10-6)/2=173×N÷10 000计算,即得被测物的距离(单位:cm),将计算结果以百位、十位、个位BCD码方式送入比较大小的缓冲区,以备比较大小使用。然后等待定时器T0定时56 ms中断的产生,继续下一路的探测处理。

3.4 超声波发生子程序
超声波发生子程序通过P3.3端口发送16个周期是25μs(即频率40 kHz,1个周期内高电平持续13μs、低电平持续12 μs)的矩形脉冲电压。脉冲串个数在10~20个比较合适。脉冲个数太少,发射强度小,探测距离短;脉冲个数太多,发射持续时间长,在离障碍物距离近时,脉冲串尚未发射完毕,先发射出去的脉冲产生的回波就到达接收端,影响测距结果,造成测距盲区增大。

4 实现应用分析
本系统在实验室条件下进行了可行性的研究设计,要实际应用中就必须考虑测量精度和工作稳定性的问题。因此,本系统可采取几项措施来提高测量精度和工作稳定性。
(1)超声波的传播速度与温度有关。为了适应不同环境温度下的测距需要,提高测量精度,硬件电路上可增加检测车外环境温度的环节。单片机根据实测的温度值,再计算确定超声波的传播速度,即C=331.4+0.6lt。t是环境温度。或者在不增加硬件成本情况下,可考虑通过实验数据分析,找到测量值与实际值偏差特点和规律,通过软件编程对测量数据进行校正处理。
(2)软件设计中采用数字滤波中的算术平均滤波程序对每个测距点进行连续多次测量,取平均值作为该测距点的测量数据,以提高数据采样的可靠性。要尽量减小探测盲区,所设定的延时时间可根据实际所用超声波传感器余振时间而定,可在实际调试中确定最小延时时间。
(3)倒车雷达安装在车上,倒车雷达的工作环境非常恶劣,汽车倒车工作时,高压点火产生很强的电磁辐射,会影响电路正常工作。所以在硬件及软件方面要考虑采取抗干扰措施,提高系统工作的可靠性。如用金属壳屏蔽电路,采用屏蔽线连接超声波传感器;在满足测量距离的情况下,可适当调大超声波电信号放大和整形电路中检波电容C3的容量。硬件上可增加“看门狗”电路,软件设计添加指令冗余、软件陷阱、或设置软件“看门狗”,防止程序“跑飞”或者进入死循环。对于驾驶员来说,倒车时主要关心的是车后方有无障碍物、以及障碍物离车大约有多远等问题。由于车子制动时存在惯性,倒车遇到障碍物时,驾驶员总要提前制动。考虑性价比,倒车雷达测量精度不必很高。但从倒车安全考虑,此时的测量显示值宁大勿小。

5 结 语
本系统充分利用了单片机的内部资源,用软件编程产生超声波矩形脉冲,代替硬件的超声波发生电路,节省了硬件成本。采用一块集成器件实现超声波接收放大和整形,避免了采用多级集成运放组成高增益放大电路易产生自激等问题。实验表明设计可行。在不增加硬件成本时,通过完善软件设计,可提高系统测量精度和工作的可靠性,能够满足使用要求。在考虑功能扩展时,可以采用带“看门狗”的AT89S52单片机,以增加扩展端口。在超声波测距的基础上,如可增加防盗报警功能、车载蓄电池电压检测功能等,若增加微型摄像头和小型液晶显示器,便成为可直接观察车后方的可视倒车雷达。本系统实用性强,性价比高。

❼ 我在做基于单片机89C51的超声波测距仪,如果接受电路不用CX20106A可以用什么芯片替代,或者不用芯片,求解

用NE5532或者TL082吧,TL072也行。这些都是双运放,四运放也可以使用TL084、TL074。用双电源供电,把接收的信号放大1万倍左右即可,别忘了中加一个带通滤波器,注意小信号和信噪比,如果不考虑温飘问题,LC滤波器是个很简单有效的办法。
放大后的超声波信号,可以通过一个比较器或者检波电路,接进单片机的IO口或AD口,剩下的就是您的软件工作了。
以上的建议只能帮助您在实验室里完成这个替代CX20106的电路。如果您要设计产品,考虑到可靠性方面,那么工作量要比这个多很多,需要考虑到接口的保护、探头老化、空气在不同条件下的损耗、抗干扰、温飘处理等等,可能要用上DSP,开发周期至少得1年,完善产品恐怕还得1年。

❽ 单片机超声波测距系统原理

超声波测距学习板,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。要求测量范围在0.27~4.00m,测量精度1cm,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。超声波测距原理
超声波发生器内部结构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时,压电晶片将会发生共振,并带动共振板振动,便产生超声波。反之,如果两电极间未外加电压,当共振板接收到超声波本时,将压迫压电晶片作振动,将机械能转换为电信号,就成为超声波接收器。在超声探测电路中,发射端得到输出脉冲为一系列方波,其宽度为发射超声的时间间隔,被测物距离越大,脉冲宽度越大,输出脉冲个数与被测距离成正比。超声测距大致有以下方法:① 取输出脉冲的平均值电压,该电压 (其幅值基本固定 )与距离成正比,测量电压即可测得距离;② 测量输出脉冲的宽度,即发射超声波与接收超声波的时间间隔 t,故被测距离为 S=1/2vt。本测量电路采用第二种方案。由于超 声波 的声速 与温度有关,如果温度变化不大,则可认为声速基本不变 。如果测距精度要求很高,则应通 过温度补偿 的方法加以校正。超声波测距适用于高精度的中长距离测量。因为超声波在标准空气中的传播速度为331.45米/秒,由单片机负责计时,单片机使用12.0M晶振,所以此系统的测量精度理论上可以达到毫米级。
采用AT89C51或AT89S51单片机,晶振:12M,单片机用P1.0口输出超声波换能器所需的40K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,显示电路采用简单的4位共阳LED数码管,断码用74LS244,位码用8550驱动.
超声波测距的算法设计: 超声波在空气中传播速度为每秒钟340米(15℃时)。X2是声波返回的时刻,X1是声波发声的时刻,X2-X1得出的是一个时间差的绝对值,假定X2-X1=0.03S,则有340m×0.03S=10.2m。由于在这10.2m的时间里,超声波发出到遇到返射物返回的距离。
硬件部分采用AT89C51或AT89S51单片机,晶振:12M,单片机用P1.0口输出超声波换能器所需的40K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,显示电路采用简单的4位共阳LED数码管,断码用74LS244,位码用8550驱动. 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。采用AT89S51来实现对CX20106A红外接收芯片和TCT40-10系列超声波转换模块的控制。单片机通过P1.0引脚经反相器来控制超声波的发送,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。计数器所计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。

1.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。
单片机用P1.0端口输出超声波转化器所需的40KHz方波信号,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,段码用74LS244驱动,位码用PNP三极管驱动。单片机系统及显示电路如下图所示.
使用CX20106A集成电路对接收探头受到的信号进行放大、滤波。其总放大增益80db。以下是CX20106A的引脚注释。

1脚:超声信号输入端,该脚的输入阻抗约为40kΩ。
2脚:该脚与地之间连接RC串联网络,它们是负反馈串联网络的一个组成部分,改变它们的数值能改变前置放大器的增益和频率特性。增大电阻R1或减小C1,将使负反馈量增大,放大倍数下降,反之则放大倍数增大。但C1的改变会影响到频率特性,一般在实际使用中不必改动,推荐选用参数为R1=4.7Ω,C1=1μF。
3脚:该脚与地之间连接检波电容,电容量大为平均值检波,瞬间相应灵敏度低;若容量小,则为峰值检波,瞬间相应灵敏度高,但检波输出的脉冲宽度变动大,易造成误动作,推荐参数为3.3μf。
4脚:接地端。
5脚:该脚与电源间接入一个电阻,用以设置带通滤波器的中心频率f0,阻值越大,中心频率越低。例如,取R=200kΩ时,f0≈42kHz,若取R=220kΩ,则中心频率f0≈38kHz。
6脚: 该脚与地之间接一个积分电容,标准值为330pF,如果该电容取得太大,会使探测距离变短。
7脚:遥控命令输出端,它是集电极开路输出方式,因此该引脚必须接上一个上拉电阻到电源端,推荐阻值为22kΩ,没有接受信号是该端输出为高电平,有信号时则产生下降。 8脚:电源正极,4.5~5V。
软硬件调试及性能
超声波测距仪的制作和调试,其中超声波发射和接收采用Φ16的超声波换能器TCT40-16F1(T发射)和TCT40-16S1(R接收),中心频率为40kHz,安装时应保持两换能器中心轴线平行并相距4~8cm,其余元件无特殊要求。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。根据测量范围要求不同,可适当调整与接收换能器并接的滤波电容C4的大小,以获得合适的接收灵敏度和抗干扰能力。
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。后续工作需实验后才能验证 根据参考电路和集成的电路器件测距范围有限10m以内为好。

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❿ 帮忙详细解答一下基于单片机的超声波测距仪的汇编源程序(急求啊)

我可以负责的告诉你,用C吧,完全可以胜任。
2003年的时候我们为了确保MCU的效率(时效性),强制使用汇编写的超声波程序,结果程序写不大,汇编你也知道,写百八十行可以,代码多了,这程序就没法看了,更谈不上程序升级和维护了。因此,那一代超声波产品的功能很弱。
2006年,我们要重新设计第二代超声波产品,要求可靠性好、功能强大,自然的代码量也要多了,当时我们仍然固执的使用汇编、绝不用C,可汇编的代码仍然写不长,为了方便技术人员管理和后续的产品升级,我把这一套复杂的系统代码分成了4级,也就是4套汇编代码,分别在32个MCU里运行(同一个设备里),这4套代码分别交给4个人来编写和维护,这4个人中若有人跳槽走了,由于他掌握的代码量小,功能又单一,接替他的人也很容易接手。(否则,这4套汇编程序,集中在一个冗长的代码里,那么这套代码将很难维护,而且几乎只能有1个人才能完全看懂它,一旦这个人走了,别人很难接手这套‘烂’程序,这对于产品的持续改进非常不利)
2008年,我们试探性的,在DSP(TMS320F28335)上用C完成了所有的功能,而且程序量比汇编要少得多,可读性、可维护性也要好得多。后来,我们在单片机上,也用C完成了绝大部分功能,原来担心的时效性问题从没有发生,这才领悟:2003-2008这5年,我们绕了一个大圈。
从此以后,我们就不再用汇编了,用C写超声波程序一直至今(偶尔嵌入汇编代码),算一下也有5年了,从没觉得C有任何局限性。
那么,你是还觉得必须要用汇编么?

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