基于52单片机的超声波测距仪全解

数码管（动态扫描）显示，并用PNP三
极管驱动，设有报警距离，并有蜂鸣器
驱动电路。
复位 电路
电源 开关
报警 距离 设置
主控 芯片
晶振 模块
蜂 鸣 器
超声 波模
块
主控芯片-89C52
P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。 作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。 当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被 作为低8位地址/数据复用。在这种模式下， P0具有内部上拉电阻。P1、P2、P3口是一个 具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1输出 缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。
显示模块-四位共阳八段数码管
12
9
8
6
11 7 4 2 1 10 5 3
超声波模块-发射电路
当它两个压电晶片外加 脉冲信号，且频率等压电晶 片的固有振荡频率时，压电 晶片将会发生共振，并带动 共振板振动产生超声波，就 成为超声波发射传感器。
超声波模块-接收电路
两压电晶片间未外加电 压，当共振板接收到超声波 时，将压迫压电晶片作振动， 将机械能转换为电信号，就 成为超声波接收传感器。
11 7 4 2
101 5 3
12 9 8 6
显示模块-四位共阳八段数码管
DS1 DPY _ 7 -SEG_ 1
d1
d2
d3
d4
. . . . dp
dpwk.baidu.com
dp
dp
a b c d e f g dp
d1 d2 d3 d4
共阳数码管是指将所 有发光二极管的阳极接到 一起形成公共阳极，八段 数码管比七段数码管多一 个显示单元（小数点）。
主控芯片-复位电路
单片机额最小系统包括一个时钟电 路和一个复位电路。
复位是单片机的初始化操作，只要 RST引脚出至少保持两个机器周期的高电 平就可以实现复位。本设计采用手动复 位方式。当按下复位按钮时，电容迅速 放电，使RST端迅速变为高电平，复位按 钮松开后，电容通过电阻充电，逐渐使 RST端恢复低电平。
CX20106A是一款红外线 检波接收的专用芯片，接收 的回波信号先经过前置放大 器和限幅放大器，将信号调 整到合适的幅值；再经过带 通滤波器滤波得到有用信号， 滤除干扰信号；最后由峰值 检波器和整形电路输出到锁 相环路。
超声波模块-测距的算法分析
超声波发生器T在某以时刻发出一 个超声波信号，当这个超声波遇到被 测物体后反射回来，就会被超声波接 收器R接收到。这样，只有计算出从发 出超声波信号到接收返信号所用的时 间，就可以计算出超声波发生器与反 射物体的距离。该距离计算公式如下:
d s / 2 (vt) / 2
其中： d为被测物与测距器的距离；s为声波的来回路程；v为声速； t为声波来回所用的时间。
注意：超声波也是一种声波,其声速与温度有关。
程序分析
定时器中断 定时器初始化
发送超声波 是否发射完
停止发射 返回
开始 系统初始化 发射超声波脉冲 接收超声波脉冲 计算距离 显示结果
谢谢！
基于52单片机的超声波测距仪
主体模块
显示模块
发射电路
障
碍
物
复位电路
控制单元 (52单片机)
接收电路
报警模块
时钟模块
硬件实物
数
码
管 本次设计用的主控芯片采用的是
STC89C52。系统采用12MHz的高精度晶
振，用P1.7口输出超声波传感器的脉冲
信号，利用外部中断0监测超声波接收
电路输出的返回信号。用四位八段共阳
声速 313 319 325 323 338 344 349 386
②计算公式中d ≠s/2
图中，红色箭头的路径为s， 黑色箭头路径为d，d<s/2
小结-关于延时
①发射端与接收端的必要延时
②四角按键抖动延时 四角按键所用开关为机械弹性开关，当机械触点断开、闭合时，由于
机械触点的弹性作用，一个按键开关在闭合时不会马上稳定地接通，在断 开时也不会一下子断开。因而在闭合及断开的瞬间均伴随有一连串的抖动。
此外，P1.0和P1.2分别作定时器2的外部 计数输入和时器/计数器 2 的触发输入。
主控芯片-时钟电路
机器周期=时钟周期*12
时钟电路用于产生单片机工作时所需的时钟信 号，其有两种时钟方式：外部时钟和内部时钟。外 部始终是使用外部振荡脉冲信号，常用于多片单片 机同时工作，以便于同步。本设计使用12MHZ晶振， 采用外部时钟方式，AT89S52内部有一个可控制的 负反馈反向大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大 器的输入端和输出端。这个放大器与反馈元件的片 外石英晶体或陶瓷谐振器构成一个自激振荡器。
外部中断入口 关闭外部中断
赋值 计算距离 显示结果 开外部中断
返回
程序分析
◎如果当计时器溢出时还未检测到超声波返回信号，则定时器 T0溢出中断将外中断关闭，并将测距成功标志字赋值2，以表示本 次测距不成功。
◎超声波发生子程序的作用是通过P1.0端口发送超声波脉冲信 号（频率约40kHz的方波），同时把计数器T0打开进行计时。超声 波发生子程序比较简单，但要求程序运行时间准确，所以采用汇 编语言编程。
◎超声波接收子程序利用外中断0检测返回超声波信号，一旦 收到返回超声波信号（即INT0脚出现低电平），立即进入超声波 接收中断程序。进入中断后，就立即关闭计时器T0，停止计时， 并将测距成功标志字赋值1。
小结-关于误差
①温度影响 超声波也是一种声波,其声速与温度有关
温度 -30 -20 -10
0
10 20 30 100