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用AT89C2051设计超声波测距仪

发布时间:2020-07-21 17:57:56 阅读: 来源:板弹簧厂家

超声波测距主要应用于倒车雷达、建筑施工工地以及一些工业现场,例如:液位、井深、管道长度等场合。目前国内一般使用专用集成电路设计超声波测距仪,但是专用集成电路的成本很高,并且没有显示,操作使用很不方便。本文介绍一种以AT89C2051或GSM97C2051单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪的硬件电路和软件设计方法。实际使用证明该仪器工作稳定,性能良好。

本文引用地址: 超声波测距原理

超声波测距是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波,从而测出发射和接收回波的时间差t,然后求出距离S=Ct/2,式中的C为超声波波速。

由于超声波也是一种声波,其声速C与温度有关,表1列出了几种不同温度下的声速。在使用时,如果温度变化不大,则可认为声速是基本不变的。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。声速确定后,只要测得超声波往返的时间,即可求得距离。这就是超声波测距仪的机理。其系统框图如图1所示。

2 AT89C2051的功能特点

AT89C2051是一个2k字节可编程EPROM的高性能微控制器。它与工业标准MCS-51的指令和引脚兼容,因而是一种功能强大的微控制器,它对很多嵌入式控制应用提供了一个高度灵活有效的解决方案。AT89C2051有以下特点:2k字节EPROM、128字节RAM、15根I/O线、2 个16位定时/计数器、5个向量二级中断结构、1个全双向的串行口、并且内含精密模拟比较器和片内振荡器,具有4.25V至5.5V的电压工作范围和 12MHz/24MHz工作频率,同时还具有加密阵列的二级程序存储器加锁、掉电和时钟电路等。此外,AT89C2051还支持二种软件可选的电源节电方式。空闲时,CPU停止,而让RAM、定时/计数器、串行口和中断系统继续工作。可掉电保存RAM的内容,但可使振荡器停振以禁止芯片所有的其它功能直到下一次硬件复位。

AT89C2051有2个16位计时/计数器寄存器Timer0t Timer1。作为一个定时器,每个机器周期寄存器增加1,这样寄存器即可计数机器周期。因为一个机器周期有12个振荡器周期,所以计数率是振荡器频率的 1/12。作为一个计数器,该寄存器在相应的外部输入脚P3.4/T0和P3.5/T1上出现从1至0的变化时增1。由于需要二个机器周期来辨认一次1到 0的变化,所以最大的计数率是振荡器频率的1/24,可以对外部的输入端P3.2/INT0和P3.3/INT1编程,便于测量脉冲宽度的门。

充分利用AT89C2051的片内资源,即可在很少外围电路的情况下构成功能完善的超声波测距系统。

3 系统硬件电路设计

超声波测距仪的硬件电路如图2所示。

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