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        淺談AT89C52單片機(jī)在超聲波測距儀當(dāng)中的應(yīng)用

        2010-08-15 00:48:29長安大學(xué)
        河南科技 2010年16期
        關(guān)鍵詞:測距儀測距聲波

        長安大學(xué) 李 星

        淺談AT89C52單片機(jī)在超聲波測距儀當(dāng)中的應(yīng)用

        長安大學(xué) 李 星

        目前國內(nèi)一般使用專用集成電路設(shè)計(jì)超聲波測距儀,但是專用集成電路的成本很高,并且沒有顯示,操作使用很不方便。所以一般運(yùn)用于專業(yè)領(lǐng)域,民用產(chǎn)品中運(yùn)用較少。AT89S52單片機(jī)由于其性能的特殊性及成本較低,若將其運(yùn)用于在超聲波測距系統(tǒng)當(dāng)中就能夠在降低成本的同時實(shí)現(xiàn)對中近距離障礙物進(jìn)行實(shí)時測量的測距裝置,它能對障礙物進(jìn)行適時、適量的測量,起到智能操作,實(shí)時監(jiān)控的作用。

        AT89C52 超聲波 測距

        一、緒論

        隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)的迅猛發(fā)展,計(jì)算機(jī)和傳感器的價格日益降低,可靠性日益提高,用信息技術(shù)改造農(nóng)業(yè)不僅是可能的而且是必要的。將高新技術(shù)應(yīng)用與汽車產(chǎn)業(yè),實(shí)施實(shí)時監(jiān)測已成為我國汽車工業(yè)以及交通部門的一項(xiàng)重要任務(wù),是減少我國交通事故發(fā)生的重要措施之一。一種能對中近距離障礙物進(jìn)行實(shí)時測量的測距裝置,它能對障礙物進(jìn)行適時、適量的測量,起到智能操作,實(shí)時監(jiān)控的作用的設(shè)計(jì)迫在眉睫。

        二、超聲波測距儀概要

        超聲波測距儀是利用超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波,在發(fā)射時刻的同時開始計(jì)時,超聲波在空氣中傳播,途中碰到障礙物就立即返回來,超聲波接收器收到反射波就立即停止計(jì)時。超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s,根據(jù)計(jì)時器記錄的時間t,就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離(s),即:s=340t/2。超聲波測距主要應(yīng)用于倒車?yán)走_(dá)、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場,例如:液位、井深、管道長度等場合。目前國內(nèi)一般使用專用集成電路設(shè)計(jì)超聲波測距儀,但是專用集成電路的成本很高,并且沒有顯示,操作使用很不方便。超聲波指向性強(qiáng),穿透能力強(qiáng),能量消耗緩慢,在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn),因而超聲波經(jīng)常用于距離的測量。如測距儀和物位測量儀等都可以通過超聲波來實(shí)現(xiàn)。但由于超聲波傳感器的成本較高,所以一般運(yùn)用于專業(yè)領(lǐng)域,民用產(chǎn)品中運(yùn)用較少??紤]到一般情況下對測距的要求較低,可在一定程度上犧牲其精確度和測距范圍,從而降低成本,使其運(yùn)用范圍大大擴(kuò)展。

        三、超聲檢測技術(shù)國內(nèi)外的發(fā)展

        1993測量技術(shù)革命。徠卡測量系統(tǒng)在法國Batimat展出世界第一臺手持式激光測距儀,并被授予Batimat創(chuàng)新獎。徠卡第一代迪士通結(jié)實(shí)耐用、可靠精密的特性引起了人們的關(guān)注。后來相繼推出了二、三、四、五代產(chǎn)品。徠卡測量系統(tǒng)推向市場的第五代迪士通產(chǎn)品中,新增了兩款獨(dú)特的型號,徠卡迪士通l ite5和classci5。一鍵按發(fā)使測量變得前所未及的簡單便捷,在0.2m到200m之間,單次測量時間用不到1秒!用lite5,每項(xiàng)工作如測距、計(jì)算面積或體積都能用已明確定義的按鍵輕易實(shí)現(xiàn)。classic5則以輕觸式的鍵盤和為方便長距離測量而內(nèi)置的望遠(yuǎn)鏡給人留下深刻印象。

        我國超聲檢測技術(shù)是從無到有,從低級階段逐漸發(fā)展到應(yīng)用普及的現(xiàn)階段水平。直到1978年10月,中國建筑科學(xué)院研制出JC-2型便攜式超聲波檢測儀。該儀器采用TTL線路,數(shù)碼顯示,儀器重量為5Kg。同期研制出的超聲檢測儀器還有SC-2型,CTS-25型,SYC-2型超聲波檢測儀。從此,我國有了自己生產(chǎn)的超聲波儀器,為推廣應(yīng)用無損檢測技術(shù)奠定了良好的基礎(chǔ)。隨著檢測技術(shù)研究的不斷深入,進(jìn)一步要求以后生產(chǎn)的超聲儀能夠具有雙顯及內(nèi)帶有單板機(jī)的微處理功能。隨后具有檢測,記錄,存儲,數(shù)據(jù)處理與分析等多項(xiàng)功能的智能化檢測分析儀相繼研制成功。超聲儀研制呈現(xiàn)一派繁榮景象。

        四、AT89C52單片機(jī)

        AT89C52ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓,高性能CMOS8位單片機(jī)。片內(nèi)含8KbyTES的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器(PEROM)和256byTES。的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn),與標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及8052產(chǎn)品引腳兼容,片內(nèi)置通用8位中央處理器(CPU)和FLASH由存儲單元,功能強(qiáng)大AT89C52單片適用于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場合。

        其主要性能有:

        與MCS-51系列單片機(jī)產(chǎn)品兼容、8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器、1000次擦寫周期、全靜態(tài)操作:0Hz~33MHz、三級加密程序存儲器、32個可編程I/O口線、三個16位定時器/計(jì)數(shù)器八個中斷源、全雙工UART串行通道、低功耗空閑和掉電模式、掉電后中斷可喚醒、看門狗定時器、雙數(shù)據(jù)指針、掉電標(biāo)識符。

        五、測量與控制方法

        聲波在其傳播介質(zhì)中被定義為縱波。當(dāng)聲波受到尺寸大于其波長的目標(biāo)物體阻擋時就會發(fā)生反射;反射波稱為回聲。假如聲波在介質(zhì)中傳播的速度是已知的,而且聲波從聲源到達(dá)目標(biāo)然后返回聲源的時間可以測量得到,從聲波到目標(biāo)的距離就可以精確地計(jì)算出來。這就是本系統(tǒng)的測量原理。

        超聲波測距儀可以實(shí)現(xiàn)雙向測距,所以需要進(jìn)行測距選擇,而這個測距選擇就以自動選擇功能來實(shí)現(xiàn)。本文所論述的超聲波測距系統(tǒng)主要由聲波發(fā)射電路,回波接收電路和單片機(jī)控制電路及LCD顯示電路,靈活性強(qiáng),可靠性高,計(jì)算簡單,易于做到實(shí)時控制,價格便宜等優(yōu)點(diǎn)。

        六、器件選型

        1. 成芯片CX20106。集成芯片CX20106在接收部分電路中起了很大的作用。CX20106是一款應(yīng)用廣泛的紅外線檢波接收的專用芯片,其具有功能強(qiáng)、性能優(yōu)越、外圍接口簡單、成本低等優(yōu)點(diǎn),由于紅外遙控常用的載波頻率38kHz與測距的超聲波頻率40kHz比較接近,而且CX20106內(nèi)部設(shè)置的濾波器中心頻率f0五可由其5腳外接電阻調(diào)節(jié),阻值越大中心頻率越低,范圍為30~60kHz。故本次設(shè)計(jì)用它來做接收電路。

        2. 其余元件選擇。采用四位LED數(shù)碼顯示管。電阻、電容、導(dǎo)線若干。

        七、結(jié)語

        設(shè)計(jì)的最終結(jié)果是使此超聲波測距系統(tǒng)能夠產(chǎn)生超聲波,實(shí)現(xiàn)超聲波的發(fā)送與接收,從而實(shí)現(xiàn)利用超聲波方法測量物體間的距離。以數(shù)字的形式顯示測量距離。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明,這套系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)合理、抗干擾能力強(qiáng)、實(shí)時性良好,經(jīng)過系統(tǒng)擴(kuò)展和升級,可以有效地解決汽車倒車、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場的位置監(jiān)控。

        [1] 胡萍.超聲波測距儀的研制.計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化,2003.10

        [2] 華兵.MCS-51單片機(jī)原理應(yīng)用.武漢:武漢華中科技大學(xué)出版社,2002.5

        [3] 李華.MCU-51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù).北京:北京航空航天大學(xué)出版社,1993.6

        [4] 徐淑華,程退安,姚萬生.單片機(jī)微型機(jī)原理及應(yīng)用.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,1999.6.

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