浅谈AT89C52单片机在超声波测距仪当中的应用

2010-08-15长安大学

河南科技 2010年16期

长安大学李星

长安大学李星

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。所以一般运用于专业领域,民用产品中运用较少。AT89S52单片机由于其性能的特殊性及成本较低，若将其运用于在超声波测距系统当中就能够在降低成本的同时实现对中近距离障碍物进行实时测量的测距装置，它能对障碍物进行适时、适量的测量，起到智能操作，实时监控的作用。

AT89C52 超声波测距

一、绪论

随着计算机技术和传感器技术的迅猛发展，计算机和传感器的价格日益降低，可靠性日益提高，用信息技术改造农业不仅是可能的而且是必要的。将高新技术应用与汽车产业，实施实时监测已成为我国汽车工业以及交通部门的一项重要任务，是减少我国交通事故发生的重要措施之一。一种能对中近距离障碍物进行实时测量的测距装置，它能对障碍物进行适时、适量的测量，起到智能操作，实时监控的作用的设计迫在眉睫。

二、超声波测距仪概要

超声波测距仪是利用超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：s=340t/2。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。超声波指向性强,穿透能力强,能量消耗缓慢,在介质中传播的距离较远,因而超声波经常用于距离的测量。如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。但由于超声波传感器的成本较高,所以一般运用于专业领域,民用产品中运用较少。考虑到一般情况下对测距的要求较低,可在一定程度上牺牲其精确度和测距范围,从而降低成本,使其运用范围大大扩展。

三、超声检测技术国内外的发展

1993测量技术革命。徕卡测量系统在法国Batimat展出世界第一台手持式激光测距仪，并被授予Batimat创新奖。徕卡第一代迪士通结实耐用、可靠精密的特性引起了人们的关注。后来相继推出了二、三、四、五代产品。徕卡测量系统推向市场的第五代迪士通产品中，新增了两款独特的型号，徕卡迪士通l ite5和classci5。一键按发使测量变得前所未及的简单便捷，在0.2m到200m之间，单次测量时间用不到1秒！用lite5，每项工作如测距、计算面积或体积都能用已明确定义的按键轻易实现。classic5则以轻触式的键盘和为方便长距离测量而内置的望远镜给人留下深刻印象。

我国超声检测技术是从无到有，从低级阶段逐渐发展到应用普及的现阶段水平。直到1978年10月，中国建筑科学院研制出JC-2型便携式超声波检测仪。该仪器采用TTL线路，数码显示，仪器重量为5Kg。同期研制出的超声检测仪器还有SC-2型，CTS-25型，SYC-2型超声波检测仪。从此，我国有了自己生产的超声波仪器，为推广应用无损检测技术奠定了良好的基础。随着检测技术研究的不断深入，进一步要求以后生产的超声仪能够具有双显及内带有单板机的微处理功能。随后具有检测，记录，存储，数据处理与分析等多项功能的智能化检测分析仪相继研制成功。超声仪研制呈现一派繁荣景象。

四、AT89C52单片机

AT89C52ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机。片内含8KbyTES的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和256byTES。的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标准MCS-51指令系统及8052产品引脚兼容，片内置通用8位中央处理器（CPU）和FLASH由存储单元，功能强大AT89C52单片适用于许多较为复杂控制应用场合。

其主要性能有：

与MCS-51系列单片机产品兼容、8K字节在系统可编程Flash存储器、1000次擦写周期、全静态操作：0Hz～33MHz、三级加密程序存储器、32个可编程I/O口线、三个16位定时器/计数器八个中断源、全双工UART串行通道、低功耗空闲和掉电模式、掉电后中断可唤醒、看门狗定时器、双数据指针、掉电标识符。

五、测量与控制方法

声波在其传播介质中被定义为纵波。当声波受到尺寸大于其波长的目标物体阻挡时就会发生反射；反射波称为回声。假如声波在介质中传播的速度是已知的，而且声波从声源到达目标然后返回声源的时间可以测量得到，从声波到目标的距离就可以精确地计算出来。这就是本系统的测量原理。

超声波测距仪可以实现双向测距，所以需要进行测距选择，而这个测距选择就以自动选择功能来实现。本文所论述的超声波测距系统主要由声波发射电路，回波接收电路和单片机控制电路及LCD显示电路，灵活性强，可靠性高，计算简单，易于做到实时控制，价格便宜等优点。

六、器件选型

1. 成芯片CX20106。集成芯片CX20106在接收部分电路中起了很大的作用。CX20106是一款应用广泛的红外线检波接收的专用芯片，其具有功能强、性能优越、外围接口简单、成本低等优点，由于红外遥控常用的载波频率38kHz与测距的超声波频率40kHz比较接近，而且CX20106内部设置的滤波器中心频率f0五可由其5脚外接电阻调节，阻值越大中心频率越低，范围为30～60kHz。故本次设计用它来做接收电路。

2. 其余元件选择。采用四位LED数码显示管。电阻、电容、导线若干。