專利名稱：一種基于at89c51單片機(jī)的超聲波測(cè)距儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種距離測(cè)量裝置，具體的說(shuō)，是涉及一種利用超聲波進(jìn)行距離測(cè)量的裝置。
背景技術(shù)：
在人們?nèi)粘５墓ぷ髋c生活中，有許多場(chǎng)合需要有檢測(cè)距離的裝置，例如人們進(jìn)行建筑施工工地工作以及一些工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的位置監(jiān)控時(shí)，目前采用的測(cè)量距離裝置主要為光測(cè)和物理實(shí)測(cè)裝置，但由于這些裝置往往價(jià)格昂貴和占地面積較大，因此，不能被廣泛應(yīng)用于多種特殊環(huán)境下，例如汽車倒車、液位、井深、管道長(zhǎng)度的測(cè)量等場(chǎng)合。
發(fā)明內(nèi)容為了解決背景技術(shù)提出的現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種基于 AT89C51單片機(jī)的超聲波測(cè)距儀，該種基于AT89C51單片機(jī)的超聲波測(cè)距儀使用AT89C51單片機(jī)作為控制器，LED數(shù)碼顯示清晰穩(wěn)定，測(cè)量結(jié)果穩(wěn)定可靠，測(cè)距儀測(cè)量精度高，且具有占用空間小、生產(chǎn)成本低的特點(diǎn)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是該種基于AT89C51單片機(jī)的超聲波測(cè)距儀，包括電源、 單片機(jī)、LED顯示器、報(bào)警電路，其中，所述超聲波測(cè)距儀還包括一個(gè)超聲波發(fā)射電路、一個(gè)超聲波接收電路，所述超聲波發(fā)射電路由反向器74LS04和超聲波換能器構(gòu)成，所述超聲波接收電路采用集成芯片CX20106A構(gòu)成；所述單片機(jī)采用89C51單片機(jī)，此單片機(jī)的Pl. 0端口向所述超聲波換能器輸出超聲波換能器所需的38KHz方波信號(hào)，此單片機(jī)的外中斷0 口接收所述超聲波接收電路輸出的返回信號(hào)。所述電源由整流橋、濾波電容以及7805穩(wěn)壓器組成，輸入的交流電信號(hào)經(jīng)過(guò)整流橋整流成直流電信號(hào)，經(jīng)過(guò)電容濾波后，再通過(guò)7805集成穩(wěn)壓器穩(wěn)壓，產(chǎn)生穩(wěn)定的直流電源電壓信號(hào)后輸出。本實(shí)用新型具有如下有益效果由于采取上述方案，利用聲波特性、電子計(jì)數(shù)、光電開關(guān)相結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)非接觸式距離測(cè)量，使用AT89C51單片機(jī)作為控制器，LED數(shù)碼顯示清晰穩(wěn)定，測(cè)量結(jié)果穩(wěn)定可靠。本種超聲波測(cè)距儀，可應(yīng)用于汽車倒車、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的位置監(jiān)控，也可用于如液位、井深、管道長(zhǎng)度的測(cè)量等場(chǎng)合，本裝置測(cè)量時(shí)與被測(cè)物體無(wú)直接接觸，能夠清晰穩(wěn)定地顯示測(cè)量結(jié)果。并且具有占用空間小、生產(chǎn)成本低的特點(diǎn)。

圖1是本實(shí)用新型的組成示意圖。圖2是本實(shí)用新型中超聲波發(fā)射電路的電氣原理圖。圖3是本實(shí)用新型中對(duì)超聲波檢測(cè)接收電路的電氣原理框圖。圖4是本實(shí)用新型中單片機(jī)與報(bào)警電路的電氣原理圖。[0011]圖5是本實(shí)用新型中顯示部分的電氣原理圖。圖6是本實(shí)用新型中單片機(jī)內(nèi)主程序的流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明由圖1所示，該種基于AT89C51單片機(jī)的超聲波測(cè)距儀，包括電源、單片機(jī)、LED顯示器、報(bào)警電路等，此外，所述超聲波測(cè)距儀還包括一個(gè)超聲波發(fā)射電路、一個(gè)超聲波接收電路，所述超聲波發(fā)射電路由反向器74LS04和超聲波換能器構(gòu)成，所述超聲波接收電路采用集成芯片CX20106A構(gòu)成；所述單片機(jī)采用89C51單片機(jī)，此單片機(jī)的Pl. 0端口向所述超聲波換能器輸出超聲波換能器所需的38KHz方波信號(hào)，此單片機(jī)的外中斷0 口接收所述超聲波接收電路輸出的返回信號(hào)。上述方案中，所述電源由整流橋、濾波電容以及7805穩(wěn)壓器組成，輸入的交流電信號(hào)經(jīng)過(guò)整流橋整流成直流電信號(hào)，經(jīng)過(guò)電容濾波后，再通過(guò)7805集成穩(wěn)壓器穩(wěn)壓，產(chǎn)生穩(wěn)定的直流電源電壓信號(hào)后輸出。下面對(duì)上述組成單元的確定逐一做出詳細(xì)說(shuō)明本方案中，超聲波發(fā)射電路原理圖如圖2所示，發(fā)射電路主要由反向器74LS04和超聲波換能器構(gòu)成。考慮到紅外遙控常用的載波頻率38KHz與測(cè)距的超聲波頻率40KHz較為接近，故采用集成芯片CX20106A制作超聲波檢測(cè)接收電路，其原理圖如圖3所示。單片機(jī)采用89C51或其兼容系列產(chǎn)品。采用12MHz高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定的時(shí)鐘頻率，減少測(cè)量誤差。單片機(jī)用Pl. 0端口輸出超聲波換能器所需的38KHz方波信號(hào)，利用外中斷0 口監(jiān)測(cè)超聲波接收電路輸出的返回信號(hào)，單片機(jī)系統(tǒng)與報(bào)警電路如圖4所示。顯示電路采用簡(jiǎn)單實(shí)用的4位共陽(yáng)LED數(shù)碼管，段碼用74HC245驅(qū)動(dòng)，位碼用PNP三極管8550驅(qū)動(dòng)，顯示電路如圖5所示。本方案中單片機(jī)的主函數(shù)程序流程圖如圖6所示，主函數(shù)程序首先是對(duì)系統(tǒng)環(huán)境初始化，設(shè)置定時(shí)器TO工作模式為16位定時(shí)計(jì)數(shù)器模式，置位總中斷允許位EA并將顯示端口 PO和P2清0。然后調(diào)用超聲波發(fā)生子程序送出一個(gè)超聲波脈沖，為了避免超聲波從發(fā)射器直接傳送到接收器引起的直射波觸發(fā)，需要延時(shí)約0. Ims后才打開中斷0即P3. 2 口， 接收返回的超聲波信號(hào)。由于采用的是12MHz的晶振計(jì)數(shù)器每計(jì)一個(gè)數(shù)就是1" s,當(dāng)主程序檢測(cè)到接收成功的標(biāo)志位后，將計(jì)數(shù)器TO中的數(shù)，即超聲波往返所用的時(shí)間計(jì)算后，即可得被測(cè)物體與測(cè)距儀之間的距離，設(shè)計(jì)時(shí)取20°C時(shí)的聲速344m/s，測(cè)出距離后結(jié)果將以十進(jìn)制B⑶碼方式送往LED顯示約0. 5s，然后再發(fā)超聲波脈沖重復(fù)測(cè)量過(guò)程。為了有利于程序結(jié)構(gòu)化和容易計(jì)算出距離，主程序采用C語(yǔ)言編寫。在上例中，單片機(jī)P1.0端口輸出的38kHz的方波信號(hào)通過(guò)反向器分別到達(dá)換能器的兩個(gè)電極，通過(guò)這種方式可以提高超聲波的發(fā)射強(qiáng)度。輸出端采用兩個(gè)反向器并聯(lián)，用以提高驅(qū)動(dòng)能力。上拉電阻R8和R9可以提高反向器74LS04輸出高電平的驅(qū)動(dòng)能力另一方面可以增加超聲換能器的阻尼效果，縮短自由震蕩的時(shí)間。用CX10106A接收超聲波，無(wú)信號(hào)時(shí)輸出高電平，，具有很高的靈敏度和較強(qiáng)的抗干擾能力。適當(dāng)更改電容C9的大小可以改變接收電路的靈敏度和抗干擾能力。電源電路主要由橋式整流、濾波電容、7805穩(wěn)壓器及電源指示燈組成，如圖7所示。交流電經(jīng)過(guò)橋式整流成直流電，經(jīng)過(guò)電容濾波，再通過(guò)7805集成穩(wěn)壓器穩(wěn)壓，產(chǎn)生穩(wěn)定的+5V電源電壓，用一個(gè)發(fā)光二極管指示電源狀態(tài)。 本裝置使用AT89C51單片機(jī)作為控制器，LED數(shù)碼顯示清晰穩(wěn)定，測(cè)量結(jié)果穩(wěn)定可靠，測(cè)距儀測(cè)量精度優(yōu)于5cm，測(cè)量范圍為0. 27m-2. 30m。該超聲波測(cè)距儀，可應(yīng)用于汽車倒車、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的位置監(jiān)控，也可用于如液位、井深、管道長(zhǎng)度的測(cè)量等場(chǎng)合。具體實(shí)施例中的設(shè)計(jì)以做汽車防撞雷達(dá)為目標(biāo)，汽車防撞雷達(dá)可以幫助駕駛員及時(shí)了解車周圍阻礙情況，防止汽車在轉(zhuǎn)彎、倒車等情況下發(fā)生撞傷、劃傷等事故。測(cè)量時(shí)與被測(cè)物體無(wú)直接接觸，能夠清晰穩(wěn)定地顯示測(cè)量結(jié)果。
權(quán)利要求1.一種基于AT89C51單片機(jī)的超聲波測(cè)距儀，包括電源、單片機(jī)、LED顯示器、報(bào)警電路，其特征在于所述超聲波測(cè)距儀還包括一個(gè)超聲波發(fā)射電路、一個(gè)超聲波接收電路，所述超聲波發(fā)射電路由反向器74LS04和超聲波換能器構(gòu)成，所述超聲波接收電路采用集成芯片CX20106A構(gòu)成；所述單片機(jī)采用89C51單片機(jī)，此單片機(jī)的Pl. 0端口向所述超聲波換能器輸出超聲波換能器所需的38KHz方波信號(hào)，此單片機(jī)的外中斷0 口接收所述超聲波接收電路輸出的返回信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于AT89C51單片機(jī)的超聲波測(cè)距儀，其特征在于所述電源由整流橋、濾波電容以及7805穩(wěn)壓器組成，輸入的交流電信號(hào)經(jīng)過(guò)整流橋整流成直流電信號(hào)，經(jīng)過(guò)電容濾波后，再通過(guò)7805集成穩(wěn)壓器穩(wěn)壓，產(chǎn)生穩(wěn)定的直流電源電壓信號(hào)后輸出。
專利摘要一種基于AT89C51單片機(jī)的超聲波測(cè)距儀。主要解決現(xiàn)有距離檢測(cè)裝置占用空間大、制造成本高不能適用于許多場(chǎng)合的問(wèn)題。其特征在于所述超聲波測(cè)距儀還包括一個(gè)超聲波發(fā)射電路、一個(gè)超聲波接收電路，所述超聲波發(fā)射電路由反向器74LS04和超聲波換能器構(gòu)成，所述超聲波接收電路采用集成芯片CX20106A構(gòu)成；所述單片機(jī)采用89C51單片機(jī)，此單片機(jī)的P1.0端口向所述超聲波換能器輸出超聲波換能器所需的38KHz方波信號(hào)，此單片機(jī)的外中斷0口接收所述超聲波接收電路輸出的返回信號(hào)。該種超聲波測(cè)距儀利用聲波特性、電子計(jì)數(shù)、光電開關(guān)相結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)非接觸式距離測(cè)量，測(cè)量結(jié)果穩(wěn)定可靠，測(cè)距儀測(cè)量精度高，且具有占用空間小、生產(chǎn)成本低的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01S15/08GK201945686SQ201120055878
公開日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2011年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月6日
發(fā)明者李賢麗 申請(qǐng)人:東北石油大學(xué)