CN203101641U - 一种基于单片机的超声测距装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于单片机的超声测距装置，包括单片机、发射单元，接收及放大单元，显示单元、显示驱动器和稳压电源，其中，单片机分别连接发射单元、接收及放大单元、显示单元和显示驱动器，单片机、显示单元和显示驱动器由稳压电源分别供电。从而人们可以直观的看到距离情况，以方便控制所要控制的距离维持在一个适当的范围内。具有制作方便，电路简单，成本低廉等特点。

Description

一种基于单片机的超声测距装置

技术领域

本实用新型涉及一种超声测距系统，尤其涉及在室内范围的基于单片机的超声测距装置。

背景技术

随着现代工业的飞速发展，新技术在现代工业中不断的发展投入，我国工业也在迅速发展扩大。设计和工艺人员理应了解：非均一的组织结构，随机出现的微观，宏观缺陷，常常可以有时甚至是只能依靠超声测距系统的运用方可予以发现，评价。当然，这与数十年来多方的重视和广大从业人员的艰辛努力，使超声测距系统技术在这方面已具有一定的能力有关。现在，在工业发达国家，无损检测在产品的设计，研制，使用部门已被卓有成效的运用。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种成本低，测量精度高，便于操作的基于单片机的超声测距装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案予以实现：

一种基于单片机的超声测距装置，包括单片机、发射单元，接收及放大单元，显示单元、显示驱动器和稳压电源，其中，单片机分别连接发射单元、接收及放大单元、显示单元和显示驱动器，单片机、显示单元和显示驱动器由稳压电源分别供电。

本实用新型的其他特点是：

所述的单片机选择MC68HC908GP32单片机。

所述的发射单元外接有驱动芯片，该驱动芯片选择CD40107芯片。

所述的发射单元包括驱动器，驱动器为CD40107，是MOS电平的驱动器。

所述的接收及放大单元包括带通放大器及程控放大电路，其中，带通放大器采用集成滤波器MAX275，程控放大电路由一片模拟开关4053和一片程控增益放大器PGA202组成。

所述的显示驱动器采用MAX7219芯片。

本实用新型的基于单片机的超声测距装置，经单片机与发射电路相连，发射电路将电能转换为声能，且将声能透射到介质中，接收及放大单元将反射声能（回波）和转换声能为电信号，再由放大电路将使微弱的回声放大到一定幅度，并使回声激发记录设备，最后由单片机根据声能脉冲发射到记录回波的时间，存储所要求的数据，并将时间间隔转换成距离。具有制作方便，电路简单，成本低廉等特点。

附图说明

图1是本实用新型的总体结构框图。

图2是发射单元连接原理图。

图3是接收及放大单元原理图。

图4是程控放大电路原理图。

图5是显示单元原理图。

图6是程序流程图。

以下结合附图和实施例对本实用新型的内同作进一步详细说明。

具体实施方式

参照图1，本实施例给出一种基于单片机的超声测距装置，包括单片机、发射单元，接收及放大单元，显示单元、显示驱动器和稳压电源，其中，单片机分别连接发射单元、接收及放大单元、显示单元和显示驱动器，单片机、显示单元和显示驱动器由稳压电源分别供电。

本实施例中，单片机采用MC68HC908GP32单片机，MC68HC908GP32单片机的片内307字节的监控ROM，32KB的片内FLASH存储器和512B RAM，33根通用的I/O引脚，2个16位的双通道定时器接口模块。

MC68HC908GP32单片控制发射单元发射脉冲，接收及放大单元检测到回波后由MC68HC908GP32单片机读入深度及A/D信号。

参照图2，发射单元采用方波调制的脉冲发射电路，即采用MC68HC908GP32单片机的PORTA4口作为IO口，同时外接驱动芯片来提高其输出电流的驱动能力，保证40KHz的脉冲信号有一定的功率。本实施例中，外接的驱动芯片选择CD40107芯片，是MOS电平的驱动器。

MC68HC908GP32单片机产生以5个40KHz为一组的脉冲群，加到压电晶片上能使晶片发出超声波，当信号为高电平时，发射传感器两端就加上了高电压，内部的压电晶片开始震动，此时接收传感器的两端可以检测到有40KHz信号；当信号为低电平时，发射传感器通过回路放电，此时接收及放大单元的传感器可以接收到回波信号，由MC68HC908GP32单片机的PORTB4产生的发射脉冲，经CD40107来增强驱动能力。

如图3所示，本实施例的接收及放大单元包括带通放大器和程控放大电路，其中，带通放大器采用了集成滤波器MAX275，这是一款连续时间模拟集成有源滤波器，片内硬件由四个运算放大器及若干电阻电容组成。每两个运算放大器构成一个二阶节。每个二阶节的中心频率Fo，转折频率，品质因数Q，放大倍数都由四个外部电阻确定，不需外接电容。通过外接电阻的不同组合形式可以实现巴特沃斯、切比雪夫、贝赛尔型的低通带通滤波器。滤波器的中心频率从100Hz-300KHz；增益带宽积为16MHz，即对于40KHz的信号可放大1-400倍；可以根据设计的要求实现高至一百的品质因数Q；与运算放大器和R，C组成的二阶节相比，MAX275组成的滤波器具有外接元件少、结构简单、参数调整方便和不受运算放大器本身频率特性影响等优点；由于没有外接电容，而且是单片结构，因而高频场合时受分布电容的影响较小。

参照图4，程控放大电路由一片模拟开关4053和一片程控增益放大器PGA202组成。测远距离时，回波信号幅度小，PGA202要选用高增益100倍档(A1A0＝10)。使主波时段开关导通到地（Y1），时段之外开关和前面电路(Y0)相连。测近距离时，回波信号幅度大，PGA202要选用低增益10倍档(A1A0＝01)，此时开关始终与前面电路(Y0)相连。

参照图5，显示单元包括有显示驱动器，本实施例的显示器驱动器采用MAX7219LED芯片，可同时驱动8位共阴极LED或64只独立的LED发光二极管，其内部具有14*8RAM数字和功能控制寄存器，可方便的对每位数字进行单独控制，刷新，不需重写整个显示器寄存器。如图4，通信方式采用串行数据方式，可与68HC08系列的任何一种微控制器方便的接口，广泛应用在条状图形显示器，7段数码管显示器，工业控制器显示模板，面板表与LED矩阵显示屏等众多场合。DIN的16位串行数据包不受LOAD状态的影响，在每个CLK的上升沿被移入到内部16位寄存器中。然后，在LOAD的上升沿数据被锁存到数字或控制寄存器中。LOAD必须在16个时钟下降沿或之后，但在下一个时钟上升沿之前变高，否则数据将会丢失。DIN端的数据通过移位寄存器传送，并在16.5个时钟周期后出现在DOUT端，随CLK的下降沿输出。

参照图6，采用本实施例的基于单片机的超声测距装置，当开机后，MC68HC908GP32单片机中固化的程序即开始进行初始化，经初始化之后，MC68HC908GP32单片机产生以5个40KHz为一组的脉冲群，加到压电晶片上能使晶片发出超声波，当信号为高电平时，发射传感器两端就加上了高电压，内部的压电晶片开始震动，此时接收传感器的两端可以检测到有40KHz信号；当信号为低电平时，发射传感器通过回路放电，此时接收传感器可以接收到回波信号。信号由集成滤波器MAX275放大，程控增益放大器将放大后的接收信号的峰值采样保持下来，经A/D转换后去控制程控增益放大器的放大倍数，使输出保持稳定。检波输出一路信号送给模拟开关4053，在PORTA5引脚信号SAMPLE作用期间采样，经放大后形成第一门限送给比较器，只有超过第一门限的信号才能进入第二门限判别。最后信号在LED显示驱动器MAX7219显示出来，读出此刻计数器的计数值，然后存储在RAM中，接着进行信号处理，经软件处理得到的距离送到与MC68HC908GP32单片机串行方式通信的MAX7219显示输出，用三位LED表示。

Claims (5)

1.一种基于单片机的超声测距装置，其特征在于，包括单片机、发射单元，接收及放大单元，显示单元、显示驱动器和稳压电源，其中，单片机分别连接发射单元、接收及放大单元、显示单元和显示驱动器，单片机、显示单元和显示驱动器由稳压电源分别供电。

2.如权利要求1所述的基于单片机的超声测距装置，其特征在于，所述的单片机选择MC68HC908GP32单片机。

3.如权利要求1所述的基于单片机的超声测距装置，其特征在于，所述的发射单元外接有驱动芯片，该驱动芯片选择CD40107芯片。

4.如权利要求1所述的基于单片机的超声测距装置，其特征在于，所述的接收及放大单元包括带通放大器及程控放大电路，其中，带通放大器采用集成滤波器MAX275，程控放大电路由一片模拟开关4053和一片程控增益放大器PGA202组成。

5.如权利要求1所述的基于单片机的超声测距装置，其特征在于，所述的显示驱动器采用MAX7219芯片。

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