设计题目：   基于STCC51的超声波测距器                         

专业班级：   2009级电子信息工程2班     

学生姓名：   邓丽春 、吴蓉、肖泽桓                  

  指导教师：   廖国武                             

设计时间：    2012.5.14~2012.4.22                         

教师评分：                                 

编号：       

目  录

1.1    概述    1

1.2    硬件设计    1

1.2.1    器件介绍    1

1.2.2    硬件布局    2

1.2.3    硬件焊接    3

1.3    软件设计    4

1.4    系统整体效果    11

1.5    心得体会    12

基于ATS52的超声波测距器设计报告

【摘  要】

超声波具有方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，根据超声波这些特性进行障碍物有效距离的探测已在很多领域得到应用。随着科技技术的不断提高，超声波将在测距仪中的应用越来越广泛。

本系统设计以ATS52单片机为核心，利用中心频率为40Hz的超声波换能器TC40-16F1（T发射）和TC40-16S1（R接收），并采用一款红外线检波接收的专用芯片CX20106A来接收；同时，用动态扫描来实现LED显示。

【关键词】ATS52  超声波  测距

【Abstract】

Ultrasound is a good direction, strong penetrating ability, easy access to more focused acoustic energy, according to these characteristics of ultrasonic obstacle detection and effective distance has been applied in many areas. Along with the science and technology unceasing enhancement, the ultrasonic range finder in the increasingly extensive application.

The system design based on ATS52single-chip microcomputer as the core, the center frequency of the ultrasonic transducer (40Hz TC40-16F1T emission ) and TC40-16S1( R receiving ), and the use of an infrared detection receiving special chip CX20106A receiver; at the same time, using dynamic scanning to achieve LED display.

【Key words】ATS52  Ultrasonic wave  Distance measurement

1.1 概述   

在科学技术发展日新月异的今天，超声波技术在测距技术中的应用日趋广泛。超声波测距仪作为一种新型的非常重要有用的工具，在各方面都将有很大的发展空间，它将朝着更加高定位高精度的方向发展，以满足日益发展的社会需求。

未来的超声波测距仪将有很大的可能与自动化、智能化接轨，与其他的测距仪集成和融合，形成多测距仪。随着测距仪的技术进步，测距仪将从具有单纯判断功能发展到具有学习功能，最终发展到具有创造力。在新的世纪里，面貌一新的测距仪将发挥更大的作用。

1.2 硬件设计

本系统的设计以ATS52单片机为核心，利用中心频率为40Hz的超声波换能器TCT40-16F1（T发射）和TCT40-16S1（R接收）进行超声波的发送和接收，并采用一款红外线检波接收的专用芯片来与接收；同时，用动态扫描来实现LED的数字显示。

1.2.1 器件介绍

1、Mini80e开发板简介

 Mini80e开发板中的主芯片(ATC52)采用40引脚双列直插封装(DIP)形式，内部由CPU，4kB的ROM，256 B的RAM，2个16b的定时／计数器TO和T1，4个8 b的工／O端I：IP0，P1，P2，P3，一个全双功串行通信口等组成。特别是该系列单片机片内的Flash可编程、可擦除只读存储器(E~PROM)，使其在实际中有着十分广泛的用途，在便携式、省电及特殊信息保存的仪器和系统中更为有用。该系列单片机引脚与封装如图1-2-1所示。

            图 1-2-1  51系列单片机引脚图

5l系列单片机提供以下功能：4 kB存储器；256B RAM；32条I／O线；2个16B定时／计数器；5个2级中断源；1个全双向的串行口以及时钟电路。

空闲方式：CPU停止工作，而让RAM、定时／计数器、串行口和中断系统继续工作。

掉电方式：保存RAM的内容，振荡器停振，禁止芯片所有的其他功能直到下一次硬件复位。

   在这里我们用mini80e开发板做载体，提供单片机的控制信号，数码管的数值显示，电源信号，接地信号。

2、TCT40-16超声波换能器简介

TCT60-16F1和TCT470-16S1是φ16的超声波换能器，是利用压电晶体的谐振来工作的，其内部由两个压电晶片和一个共振板。当它的两级外加脉冲信号，且其频率等于压电晶片的固有振荡频率是，压电晶片就会发生共振，并带动共振板从而产生超声波，此时为发送超声波。如果其两级没有外加脉冲信号，当共振板接收到超声波是，就会压迫压电晶片作振动，从而将机械能转换为电信号，此时为接收超声波。其中它的中心频率是40Hz，安装时应保持两换能器的中心轴线平行并相距4-8 cm 。如果能够将超声波接收电路用金属壳屏蔽起来，则可以提高其抗干扰性能。

3、CX20106A红外线检波接收芯片简介

    CX20106A是采用一款红外线检波接收的专用芯片，常用于电视机红外遥控接收器。考虑到红外遥控常用的载波频率38Hz与测距的超声波频率40Hz较为相近，所以可以利用它来制作超声波检测接收电路。

       4、74LS04芯片简介

    74LS04芯片是反相器芯片，一个芯片内有6个相互的逻辑非门，可互不影响地工作

表.1 元器件清单

     本设计的硬件系统分为超声波发射电路、超声波接收电路、单片机系统及显示电路三个模块，分别如下：

1、超声波发射电路电路图：

 图1-2-2  超声波发射电路图

2、超声波接收电路：

                            图1-2-3 超声波接收电路图

注：R12=220k,  R13=10k

3、单片机系统及显示电路：

                  图1-2-4  mini80e数码管显示电路

1.2.3 硬件焊接

有了前面合理布局的基础，焊接就容易多了，只要按照原理图合理安排走线就可以了。由于采用前面提到的数码管和传感器采用自由连接的方式，避免了在走线中使用交叉线的麻烦。正面超声波发射和接收电路焊接效果 如图1-2-5

     图1-2-5 超声波发射和接收电路焊接

1.3 软件设计

本系统软件设计主要由主程序、超声波发生子程序、超声波接收中断程序及显示子程序组成。所以本程序由C语言和汇编混合编程。

由超声波测距的原理可知所测距离的计算公式如下：

（其中d为所测的距离，s为声波往返的路程，v为声速，t为声波往返的时间）

1、主程序流程图如下：

图1-3-1 主程序流程图

1.4、系统整体结果：

                    图1-3-1  系统整体连接图

1.5心得体会

心得体会：本系统设计的最终目的是使超声波测距仪能够产生超声波，实现超声波的发送与接收，从而实现利用超声波方法测量物体间的距离。以数字的形式显示测量距离。

从构思到着手设计，每一个过程似乎都不是预想中那么顺利。但通过努力最终我们焊接出了自己的电路板，调试并最终能实现测距功能。虽然测距的灵敏度有待提高，但通过本次的设计，我学到了电路板布局，加强了电路板焊接，加深了对芯片传感器的认识，加强了程序调试能力，懂得了从设计目的到最终系统功能实现的整个过程，也加强了对电路设计的兴趣。

   参考文献

1.《单片机课程设计指导》楼然苗、李光飞 著，北京航空航天大学出版社；

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