基于52单片机的超声波测距系统-课程设计

接收。由于经探头变换后的正弦波电信号非常弱，经过CX20106A处理后产生负跳变，引起单片机的外部中断。

显示电路设计

超声波测距系统的显示要求比较简单，测量结果采用十进制数字显示。只需能显示0-9的数字，且显示稳定无闪烁即可。因此显示部分采用七段半导体数码管即LED。根据各管的极管接线形式，可分为共阴极型和共阳极型。在共阴极接法中，LED数码管的g-a七个发光二极管因加正电压而发亮，因加零电压而不发亮。而在共阳极接法中，刚好与共阴极接法向反。LED数码管具有亮度大，响应速度快等优点。LED显示器有静态显示和动态显示两种。本设计中采用动态显示方式，以实时显示液位变化。

电路结构图如图1-5所示。本设计采用单片机直接驱动LED的方法，通过软件的编译来实现由二进制到BCD码的转化，从而简化了显示电路。但是，在制作超声波测距系统的过程中，我发现由单片机直接驱动LED显示，电流较小，LED虽然有显示但是比较暗，因此我用了三极管来对电流进行放大，解决了这个问题。

图1-5显示电路图

串行通讯接口电路设计

单片机执行信息检测任务，然后把检测结果传送到计算机中去，这就需要在单片机和计算机之间建立一种通信结构。这种通信结构可以在单片机和计算机之间进行有效而正确的信息传输。RS-232 是目前最常用的串行接口标准，用来实现计算机和计算机之间、计算机和外设之间的数据传输。RS-232 串行接口总线适用于设备之间通信距离在 15 米以内而且速度不高于 20Kbps 的场合中。完整的 RS-232 接口需要 22 根线，采用标准的 25 芯插头。现在计算机最常用的是 9 芯的 D 型 RS-232 连接器。

在本设计中选用了 9 针的 D 型连接器，实际使用中仅使用2、3、5三个引脚如图3.5所示，并给出了 9个引脚的功能说明：

引脚 1：DCD，方向 I，载波检 引脚 2：RXD，方向 I, 数据输入 引脚 3：TXD，方向 O，数据输出 引脚 4：DTR , 方向 O,数据终端就绪 引脚 5：GND , 地

引脚 6：DSR, 方向 I，数据设备就绪 引脚 7：KTS, 方向 O，请求发送 引脚 8：CTS, 方向 I，清除发送 引脚 9：RI , 方向 I, 振铃指示

图1-6 9针D型连接器

数据输出，地线。由于单片机提供的电平是 TTL 的，而计算机提供的是 RS232 电平，

要实现单片机与计算机的通信，必须对它们的电平进行转换，可用MAX232 芯片来实现。如上图所示。

2.软件设计部分

软件设计运用模块化程序设计思想，对不同功能的程序进行分别编程，这样不但使得整个软件的层次和结构比较清晰，而且有利于软件的调试和修改。

单片机的设定

超声波测距系统的控制核心是单片机，软件主要完成测量过程控制、精确计时、数据计算及结果处理等功能。单片机具有开发技术成熟、应用广泛等优点，

本设计中选用的STC89C52RC型单片机是一种低功耗、高性能、采用CMOS工艺的8位微处理器，与工业标准型80C51单片机的指令系统和引脚完全兼容。片内8K Flash存储器可在线重新编程，或使用通用的非易失性存储器编程器。由于一般的距离测量中，距离的变化速度并不太快，而且单片机的机器周期可达μs级，则其计时精度为μs级，完全可以满足系统测量的要求，并且成本较低，所以本设计中选用STC89C52型号的单片机。

系统采用单片机内部自带的定时器/计数器T0中断功能，对发射到接收的时间进行精确计时。而且为了节约硬件成本，系统采用单片机发出38kHz方波信号，由方波输出程序控制单片机管脚P3^7输出方波信号。

外部中断请求有两种信号方式电平方式和脉冲方式。电平方式的中断请求是低电平有效。只要在INTO或INT1引脚上出现有效低电平时，就激活外部中断标志。脉冲方式的中断请求则是脉冲的负跳变有效。在这种方式下，在两个相邻机器周期内，INT0或INT1引脚电平状态发生变化，即在第一个机器周期内为高电平，第二个机器周期内为低电平，就激活外部中断标志。由此可见，在脉冲方式下，中断请求信号的高电平和低电平状态都应至少维持1个机器周期，以使采样到电平状态的变化。

本设计中用单片机的定时器/计数器0来对发射到接收的时间进行精确计时。因此需在程序中设定定时器/计数器的工作模式。定时器/计数器0、1的工作模式的设定和定时器的控制由工作模式寄存器TMOD和控制寄存器TCON来完成。TMOD用于设置T0和T1的工作方式，低4位用于定时器/计数器0，高4位用于定时器/计数器1，其值由软件设定。

超声波测距系统的软件流程

程序开始初始化超声波发射，计时开始超声波接收，读计数器值根据公式计算距离加入温度补偿，得到测量距离显示距离延时 图1-7软件流程图

按照超声波测距系统的需要，超声波驱动与数据处理模块主要任务是用单片机产生 38kHz 的脉冲，以驱动超声波传感器发射超声波，同时采用计数器计时；当超声波接收器接收到回波信号时停止计时。由此得出超声波的传输时间T，利用公式（2-1）进行温度补偿，即可求出在当前温度下的声速；再利用公式（2-3），就可以计算出当前的液位高度。