CN201945686U - 一种基于at89c51单片机的超声波测距仪 - Google Patents
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Abstract
一种基于AT89C51单片机的超声波测距仪。主要解决现有距离检测装置占用空间大、制造成本高不能适用于许多场合的问题。其特征在于：所述超声波测距仪还包括一个超声波发射电路、一个超声波接收电路，所述超声波发射电路由反向器74LS04和超声波换能器构成，所述超声波接收电路采用集成芯片CX20106A构成；所述单片机采用89C51单片机，此单片机的P1.0端口向所述超声波换能器输出超声波换能器所需的38KHz方波信号，此单片机的外中断0口接收所述超声波接收电路输出的返回信号。该种超声波测距仪利用声波特性、电子计数、光电开关相结合来实现非接触式距离测量，测量结果稳定可靠，测距仪测量精度高，且具有占用空间小、生产成本低的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种距离测量装置，具体的说，是涉及一种利用超声波进行距离测量的装置。
背景技术
在人们日常的工作与生活中，有许多场合需要有检测距离的装置，例如人们进行建筑施工工地工作以及一些工业现场的位置监控时，目前采用的测量距离装置主要为光测和物理实测装置，但由于这些装置往往价格昂贵和占地面积较大，因此，不能被广泛应用于多种特殊环境下，例如汽车倒车、液位、井深、管道长度的测量等场合。
发明内容
为了解决背景技术提出的现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种基于AT89C51单片机的超声波测距仪，该种基于AT89C51单片机的超声波测距仪使用AT89C51单片机作为控制器，LED数码显示清晰稳定，测量结果稳定可靠，测距仪测量精度高，且具有占用空间小、生产成本低的特点。
本实用新型的技术方案是：该种基于AT89C51单片机的超声波测距仪，包括电源、单片机、LED显示器、报警电路，其中，所述超声波测距仪还包括一个超声波发射电路、一个超声波接收电路，所述超声波发射电路由反向器74LS04和超声波换能器构成，所述超声波接收电路采用集成芯片CX20106A构成；所述单片机采用89C51单片机，此单片机的P1.0端口向所述超声波换能器输出超声波换能器所需的38KHz方波信号，此单片机的外中断0口接收所述超声波接收电路输出的返回信号。
所述电源由整流桥、滤波电容以及7805稳压器组成，输入的交流电信号经过整流桥整流成直流电信号，经过电容滤波后，再通过7805集成稳压器稳压，产生稳定的直流电源电压信号后输出。
本实用新型具有如下有益效果：由于采取上述方案，利用声波特性、电子计数、光电开关相结合来实现非接触式距离测量，使用AT89C51单片机作为控制器，LED数码显示清晰稳定，测量结果稳定可靠。本种超声波测距仪，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，本装置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。并且具有占用空间小、生产成本低的特点。
附图说明
图1是本实用新型的组成示意图。
图2是本实用新型中超声波发射电路的电气原理图。
图3是本实用新型中对超声波检测接收电路的电气原理框图。
图4是本实用新型中单片机与报警电路的电气原理图。
图5是本实用新型中显示部分的电气原理图。
图6是本实用新型中单片机内主程序的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
由图1所示，该种基于AT89C51单片机的超声波测距仪，包括电源、单片机、LED显示器、报警电路等，此外，所述超声波测距仪还包括一个超声波发射电路、一个超声波接收电路，所述超声波发射电路由反向器74LS04和超声波换能器构成，所述超声波接收电路采用集成芯片CX20106A构成；所述单片机采用89C51单片机，此单片机的P1.0端口向所述超声波换能器输出超声波换能器所需的38KHz方波信号，此单片机的外中断0口接收所述超声波接收电路输出的返回信号。
上述方案中，所述电源由整流桥、滤波电容以及7805稳压器组成，输入的交流电信号经过整流桥整流成直流电信号，经过电容滤波后，再通过7805集成稳压器稳压，产生稳定的直流电源电压信号后输出。
下面对上述组成单元的确定逐一做出详细说明：
本方案中，超声波发射电路原理图如图2所示，发射电路主要由反向器74LS04和超声波换能器构成。考虑到红外遥控常用的载波频率38KHz与测距的超声波频率40KHz较为接近，故采用集成芯片CX20106A制作超声波检测接收电路，其原理图如图3所示。单片机采用89C51或其兼容系列产品。采用12MHz高精度的晶振，以获得较稳定的时钟频率，减少测量误差。单片机用P1.0端口输出超声波换能器所需的38KHz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，单片机系统与报警电路如图4所示。显示电路采用简单实用的4位共阳LED数码管，段码用74HC245驱动，位码用PNP三极管8550驱动，显示电路如图5所示。
本方案中单片机的主函数程序流程图如图6所示，主函数程序首先是对系统环境初始化，设置定时器T0工作模式为16位定时计数器模式，置位总中断允许位EA并将显示端口P0和P2清0。然后调用超声波发生子程序送出一个超声波脉冲，为了避免超声波从发射器直接传送到接收器引起的直射波触发，需要延时约0.1ms后才打开中断0即P3.2口，接收返回的超声波信号。由于采用的是12MHz的晶振计数器每计一个数就是1μs，当主程序检测到接收成功的标志位后，将计数器T0中的数，即超声波往返所用的时间计算后，即可得被测物体与测距仪之间的距离，设计时取20℃时的声速344m/s，测出距离后结果将以十进制BCD码方式送往LED显示约0.5s，然后再发超声波脉冲重复测量过程。为了有利于程序结构化和容易计算出距离，主程序采用C语言编写。
在上例中，单片机P1.0端口输出的38kHz的方波信号通过反向器分别到达换能器的两个电极，通过这种方式可以提高超声波的发射强度。输出端采用两个反向器并联，用以提高驱动能力。上拉电阻R8和R9可以提高反向器74LS04输出高电平的驱动能力另一方面可以增加超声换能器的阻尼效果，缩短自由震荡的时间。用CX10106A接收超声波，无信号时输出高电平，，具有很高的灵敏度和较强的抗干扰能力。适当更改电容C9的大小可以改变接收电路的灵敏度和抗干扰能力。电源电路主要由桥式整流、滤波电容、7805稳压器及电源指示灯组成，如图7所示。交流电经过桥式整流成直流电，经过电容滤波，再通过7805集成稳压器稳压，产生稳定的+5V电源电压，用一个发光二极管指示电源状态。
本装置使用AT89C51单片机作为控制器，LED数码显示清晰稳定，测量结果稳定可靠，测距仪测量精度优于5cm，测量范围为0.27m-2.30m。该超声波测距仪，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。具体实施例中的设计以做汽车防撞雷达为目标，汽车防撞雷达可以帮助驾驶员及时了解车周围阻碍情况，防止汽车在转弯、倒车等情况下发生撞伤、划伤等事故。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。
Claims (2)
1.一种基于AT89C51单片机的超声波测距仪，包括电源、单片机、LED显示器、报警电路，其特征在于：所述超声波测距仪还包括一个超声波发射电路、一个超声波接收电路，所述超声波发射电路由反向器74LS04和超声波换能器构成，所述超声波接收电路采用集成芯片CX20106A构成；所述单片机采用89C51单片机，此单片机的P1.0端口向所述超声波换能器输出超声波换能器所需的38KHz方波信号，此单片机的外中断0口接收所述超声波接收电路输出的返回信号。
2.根据权利要求1所述的一种基于AT89C51单片机的超声波测距仪，其特征在于：所述电源由整流桥、滤波电容以及7805稳压器组成，输入的交流电信号经过整流桥整流成直流电信号，经过电容滤波后，再通过7805集成稳压器稳压，产生稳定的直流电源电压信号后输出。
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