超声波测距仪的设计

图3-7显示单元电路

3.8语音播报电路

语音播报电路采用WT588D系列的集单片机和语音电路于一体的可编辑语音芯片。功能多音质好应用范围广性能稳定是WT588D系列语音单片机的特长，同时具有MP3控制模式、按键控制模式、按键组合控制模式、并口控制模式、一线串口控制模式、三线串口控制模式以及三线串口控制I/O口扩展输出模式。可控制的语音地址位能达到220个！每个地址位里能加载可组合语音为128段语音。只需通过适当的访问地址就可以实现语音播报，使用方便，语音播报电路设计如图3-8所示。

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图3-8 WT588D语音播报电路

其中KIA1117芯片为WT588D VCC管脚（存储器电源输入脚）提供3.3V电压。

3.9无线发射与接收电路

无线发射与接收电路采用APC240无线通信模块。它是新一代的多通道嵌入式无线数传模块,其可设置众多的频道，发射功率高，而仍然具有较低的功耗。它可以在工业等强干扰的恶劣环境中使用。在任何状态下都可以1次传输256bytes的数据，当设置空中波特率大于串口波特率时，可1次传输无限长度的数据。同时它还提供标准的UART/TTL，RS485和RS232三种接口1200/2400/4800/9600bps四速率，和三种接口校验方式.采用串口设置模块参数。具有丰富便洁的软件编程设置选项。无线发射与

接收电路见图3-9

3.9.1 APC240无线通信模块主要特点

? 接口方式：232／485／TTL串口，格式有8N1／8E1／8O1可选； ? 接受灵敏度高，视距可靠传输距离可达1200m； ? 采用FSK的方式调制，支持OOK／ASK／MSK调制； ? 载频433MHz，可定制315M／868M／915M等其他ISM频段； ? 提供PC机配置软件，可以灵活设置模块的各种参数； ? 串口速率：4800／9600／19200／38400／57600／115200bps；

? 空中速率：5K／10K／20K／30K／40K／50K／77K／100K／150K／200K／250Kbps； ? 功耗和休眠省电模式：功率＜100 mw，接收电流＜35mA，发射电流＜100mA，休

眠时电流＜12uA；

? 支持多个字网组群工作模式，网络地址配置相同的模块间才可以相互通讯； ? 具有中继功能，可选择中继节点进行传输，有效扩大传输距离；

? 支持透明传输方式和地址传输方式，可以组成点对点、点对多点、对点对多点等

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无线通信网络；

? 5V直流供电（可以选择3.3V）； 3.9.2APC240无线通信模块主要技术指标 工作频率：433M 调制方式：FSK

发射功率：＜20dBm（100mW） 接收灵敏度：－119dB 发射电流：＜35mA 接收电流：＜100mA 休眠电流：＜12uA 工作信道：32个频段选择 数据接口：232／485／TTL串口 数据格式：8N1／8E1／8O1

串口速率：4800／9600／19200／38400／57600／115200bps

空中速率：5K／10K／20K／30K／40K／50K／77K／100K／150K／200K／250Kbps硬件接口：2.0插针／插座

通讯距离：0-700米（10dbm，10kbps，可视距离） 天线阻抗：50Ω 工作温度：-40-85℃ 供电方式：DC3.3V／5V

尺寸：32.3x54.0mm（不包括天线）

图3-9无线发射与接收电路

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第四章系统的软件设计

超声波测距仪的软件设计主要有主程序、超声波发生程序、超声波接收中断程序及显示子程序组成。我们知道C语言程序有利于实现较复杂的算法，汇编语言程序则具有较高的效率且容易精细计算程序运行的时间，而超声波测距仪的程序需要有较复杂的计算（计算距离时），所以控制程序可采用C语言编程。

4.1超声波测距仪的算法设计

超声波测距的原理为超声波发生器T在某一时刻发出一个超声波信号，当这个超声波遇到被测物体后反射回来，就被超声波接收器R所接收到。这样只要计算出从发出超声波信号到接收到返回信号所用的时间，就可算出超声波发生器与反射物体的距离。距离的计算公式为：

d=s/2=(c?t)/2 （4-1）

其中，d为被测物与测距仪的距离，s为声波的来回的路程，c为声速，t为声波来回所用的时间。在启动发射电路的同时启动单片机内部的定时器T0，利用定时器的计数功能记录超声波发射的时间和收到反射波的时间。当收到超声波反射波时，接收电路输出端产生一个负跳变，在INT0或INT1端产生一个中断请求信号，单片机响应外部中断请求，执行外部中断服务子程序，读取时间差，计算距离。

4.2主程序流程图

软件分为两部分，主程序和中断服务程序，如图4-1、图4-2、图4-3所示。主程序完成初始化工作、各路超声波发射和接收顺序的控制。

定时中断服务子程序完成单方向超声波的发射，外部中断服务子程序主要完成时间值的读取、距离计算、结果的输出等工作。

主程序首先是对系统环境初始化，设置定时器T0工作模式为16位定时计数器模式。置位总中断允许位EA并给显示端口P0和P1清0。然后调用超声波发生子程序送出一个超声波脉冲，为了避免超声波从发射器直接传送到接收器引起的直射波触发，需要延时约0.1ms（这也就是超声波测距仪会有一个最小可测距离的原因）后，才打开外中断1接收返回的超声波信号。

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