【摘要】本文介紹了一款基于一種基于STC89C52RC單片機的超聲波測距系統(tǒng)，該系統(tǒng)由單片機控制模塊，測距模塊，顯示模塊、報警模塊四大部分構(gòu)成，能夠?qū)崿F(xiàn)測距，顯示，報警等功能。

【關(guān)鍵詞】單片機;超聲波;測距

1.引言

隨著社會的發(fā)展，機動車的數(shù)量日益增長，由于駕駛員的技術(shù)和對障礙物遠近的主觀判斷失誤引起的交通事故占很大的比例，所以倒車雷達的作用越來越重要，研究倒車雷達也是現(xiàn)在比較熱門的一項技術(shù)，而倒車雷達中最重要的指標是測距的精度。本文所設(shè)計的超聲波測距系統(tǒng)采用的是以STC89C52RC單片機為主控的超聲波測距倒車雷達系統(tǒng)，當車子進入警戒區(qū)域時，能夠?qū)崟r的報警提醒駕駛員，提高駕駛的安全性。

2.超聲波測距系統(tǒng)設(shè)計

超聲波測距系統(tǒng)主要由單片機控制模塊、超聲波測距收發(fā)模塊、LCD顯示模塊、報警模塊組成，能夠測量（2cm～4m）范圍內(nèi)的障礙物，超聲波測距系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 超聲波測距系統(tǒng)框圖

工作時，NE555芯片產(chǎn)生40kHz頻率供給超聲波測距接收模塊，然后由主控模塊單片機STC89C52RC芯片對數(shù)據(jù)進行分析處理計算出具體的距離，并傳送到LCD12864液晶屏顯示測量的結(jié)果，共同組成一個倒車雷達系統(tǒng)。

2.1 單片機控制模塊的設(shè)計

STC89C52RC是STC公司生產(chǎn)的一種高性能、低功耗的CMOS 8位微控制器，它在經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核做了很多改進，芯片內(nèi)部具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。具有傳統(tǒng)的51單片機所不具備的功能。

單片機控制模塊是一個單片機最小系統(tǒng)，由電源電路、時鐘電路和復位電路組成。單片機最小系統(tǒng)電路圖如圖2所示：

圖2 單片機最小系統(tǒng)電路

2.2 超聲波發(fā)射模塊

當超聲波利用聲波的傳送來測量距離時，需要一個40KHz的頻率，來使超聲波測距工作。40KHz的頻率可以用單片機產(chǎn)生，也可以用NE555產(chǎn)生。NE555產(chǎn)生的頻率穩(wěn)定控制方便。如圖3所示，當SW1開關(guān)撥到VCC端時，NE555連續(xù)發(fā)射頻率;當接到KZ端時，由單片機來控制是否發(fā)射頻率，RST為高電平時發(fā)射，低電平時不發(fā)射。40KHZ_SEND將產(chǎn)生占空比約為1：2的40kHz的頻率，40KHZ_SEND接到超聲波測距收發(fā)模塊。

圖3 超聲波發(fā)射模塊

2.3 超聲波接收模塊

集成電路芯片CX20106A是一款專用于檢波接收的，可以對超聲波信號進行放大、限幅、帶通濾波、峰值檢波、整形、比較等功能，具有很強的靈敏性和抗干擾能力。當CX20106A接收到40kHZ的信號時，會在芯片第7腳產(chǎn)生一個低電平下降沿脈沖，這個信號可以接到單片機的外部中斷引腳，作為中斷信號輸入，也可以利用它制作超聲波接收電路。超聲波接收模塊如圖4所示。

圖4 超聲波接收模塊

2.4 顯示模塊

顯示模塊選用的是性價比較高，編程比較容易的LCD12864液晶模塊。它具有多種串行和并行多種接口模式，內(nèi)部含有國標一級、二級簡體中文字庫的點陣液晶顯示模塊;顯示分辨率為128×64，可顯示8×4 行16×16 點 陣的漢字. 也可完成圖形顯示。

3.軟件設(shè)計

超聲波測距的原理為超聲波發(fā)生器T在某一時刻發(fā)出一個超聲波信號，當這個超聲波遇到被測物體后反射回來，就被超聲波接收器R所接收到。這樣只要計算出從發(fā)出超聲波信號到接收到返回信號所用的時間，就可算出超聲波發(fā)生器反射物體的距離。距離的計算公式為：

d=s/2=（c×t）/2

其中，d為被測物與測距儀的距離，s為聲波的來回的路程，c為聲速，t為聲波來回所用的時間。

在啟動發(fā)射電路的同時啟動單片機內(nèi)部的定時器T0，利用定時器的計數(shù)功能記錄超聲波發(fā)射的時間和收到反射波的時間。當收到超聲波反射波時，接收電路輸出端產(chǎn)生一個負跳變，在INT0或INT1端產(chǎn)生一個中斷請求信號，單片機響應(yīng)外部中斷請求，執(zhí)行外部中斷服務(wù)子程序，讀取時間差，計算距離，顯示結(jié)果，和給定的警戒距離進行比對，如果小于警戒距離開始報警。超聲波測距系統(tǒng)流程圖如圖5所示。

圖5 超聲波測距系統(tǒng)流程圖

4.結(jié)束語

經(jīng)過實驗測試，在4米之內(nèi)，角度小于15°的情況下，超聲波測距系統(tǒng)的顯示結(jié)果相對比較準確，但不足之處是當距離比較遠，角度比較大時，超聲波測距系統(tǒng)的顯示結(jié)果誤差還是挺大的，還需要繼續(xù)改進。

參考文獻

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