（优秀毕业全套设计）数字超声波测距仪的设计

编程和程序校验期间，接收低位地址。

表口的功能端口引脚第二功能.用于编程.用于编程.用于编程口是个带有内部上拉电阻的位双口，的输出缓冲级可驱动吸收或输出电流个逻辑门电路。

对端口写，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，个引脚被外部信号拉低时会输出个电流。

编程或校验时，亦接收高位地址和其他控制信号。

口是个带有内部上拉电阻的位双向口，口输出缓冲级可驱动吸收或输出电流个逻辑门电路。

对口写入时，它们被内部的上拉电阻拉高并可作为输入端口，作输入端时，被外部拉低的口将用上拉电阻输出电流。

口除了作为般的口线外，更重要的用途是它的第二功能，如表.所示表口的功能端口引脚第二功能.串行输入口.串行输出口.外中断.外中断.定时计数器.定时计数器.外部数据存储器写选通.外部数据存储器写选通复位输入。

当振荡器工作时，引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。

溢出将使该引脚输出高电平，设置的位地址可打开或关闭该功能。

位缺省为输出高电平打开状态。

当访问外部程序存储器或数据存储器时，地址锁存允许输出脉冲用于锁存地址的低位字节。

即使不访问外部存储器，仍以时钟振荡频率的输出固定的正脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。

要注意的是每当访问外部数据存储器时将跳过个脉冲。

外部访问允许。

欲使仅访问外部程序存储器地址为，端必须保持低电平接地。

需注意的是如果加密位被编程，复位时内部会锁存端状态。

如端为高电平接端，则执行内部程序存储器中的指令。

存储器编程时，该引脚加上的编程电压。

程序存储允许输出时外部程序存储器的读选信号，当由外部程序存储器取指令或数据时，每个机器周期为两次有效，即输出两个脉冲。

当访问外部数据存储器，没有两次有效的信号。

振荡器反向放大器及内部时钟发生器的输入端。

振荡器反相放大器的输入端。

.传感器的选取传感器的定义及作用广义地来说，传感器是种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。

国际电工委员会的定义为“传感器是测量系统中的种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”。

按照等的说法是“传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件”，而“传感器系统则是组合有种信息处理模拟或数字能力的传感器”。

传感器是传感器系统的个组成部分，它是被测信号输入的第道关口。

二传感器的作用信息的收集信息数据的交换控制信息的采集。

传感器的特性灵敏度高可靠性强稳定性好防尘耐湿耐高低温耐冲击耐振动等严酷环境条件收发兼用，使用方便。

传感器的选用超声波传感器千差万别，即使对于相同种类的测定量也可以采用不同工作原理的传感器，因此要根据需要选用最适宜的传感器。

本设计综合考虑了测量条件传感器的性能和传感器的使用条件三方面，选用接收器和发送器。

传感器的标称频率为，这是压电元件的中心频率，实际上发送超声波是串联谐振与并联谐振的中心频率，而接收时各自使用并联谐振频率。

超声波传感器的符号及等效电路如图图传感器符号及等效电路图超声波传感器的带宽较窄，大部分在标称频率附近使用，为此，要采用措施扩展频带，比如，接入电感等。

另外，发送超声波时输入功率要大，温度变化使谐振频率偏移是不可避免的，为此，对于压电陶瓷元件非常重要的是要进行频率调整与阻抗匹配。

图为传感器的频率特性，由图知，发送与接收的灵敏度都是以标称频率为中心逐渐降低，为此，发生超声波时要充分考虑到这点以免溢出标称频率。

图传感器频率特性图为传感器的方向性特性，传感器在较宽范围内具有较高的检测灵敏度，因此，适用于物体检测与防范报警装置等。

图传感器方向性特性图表示传感器的温度随频率的变化特性，对于这种传感器，温度越高，中心频率越低，为此，在宽范围环境下使用时，不仅在外部进行温度补偿，在传感器内部也要进行温度补偿。

图温度频率特性曲线图图表示阻抗随频率变化的特性。

图阻抗频率特性曲线图经分析可知，频率为左右的超声波在空气中传播的效率最佳，同时，为了方便处理，发射的超声波被调制成左右具有定间隔的调制脉冲信号。

.系统硬件电路设计本设计采用单片机作为主控制器，用动态扫描法实现数字显示，超声波驱动信号用单片机的定时器和计数器来完成，超声波测距器的系统原理如图所示。

通过外部引脚输出个脉冲群，以推挽形式加到变压器的初级，经升级变换推动超声波换能器发射出去。

在发射的同时，输出个高电平启动，进行充电。

发射结束时高电平翻转为低电平，并开始对分压器放电并输出到比较器的负端。

超声波接收换能器将接收到的障碍物反射的超声波送到放大器进行放大，这是个高增益低噪声放大器，在对放大后的信号进行检波后将检测回波送到比较器的正输入端。

发射时输出的高电平可以抑制比较器的翻转，这样就可以抑制发射器发射的超声波直接辐射到接收器而导致错误检测。

超声波测距可测出回波和发射脉冲之间的时间间隔，利用就可以算出距离，再从上显示。

我们还可以设置若干个键，用来控制电路的工作状态。

限制的最大可测距离存在四个因素超声波的幅度，反射面的质地，反射面和入射波之间的夹角以及接收换能器的灵敏度。

接收换能器对声波脉冲的直接接收能力将决定最小的可测距离。

图理想状态下超声波测距原理.测距显示电路的设计数码管显示管有两种，种是共阳极数码管，其内部是由八个阳极相连接的发光二极管组成另种是共阴极数码管，其内部是由四个阳极相连接的发光二极管组成。

二者原理不同但功能相同。

其外形和内部结构如图所示图的管脚和电路原理共阴极数码显示块的发光二极管阴极连接在起，形成该模块的公共端通常称为位选端，因此称为共阴极数码显示器，个数码管的另端通常称为段选端，当显示器的公共端接低电平，个发光二极管的阳极接高电平时，该发光二极管被点亮而共阳极数码显示管是将二极管的阳极连接在起，形成共阳极数码显示块的公共端，该公共端必须接高电平，同理在共阳极数码显示块中如个发光二极管的阴极为低电平时，该发光二极管被点亮。

用单片机驱动数码管分为静态显示和动态显示。

静态显示就是显示驱动电路具有锁存功能，单片机将所要显示的数据送出后就不再控制，直到下次显示时再传送次新的显示数据。

静态显示的数据稳定，占用的时间少。

静态显示中，每个显示器都要占用单独的具有锁存功能的接口，该接口用于笔划段字型代码。

这样单片机只要把显示的字型代码发送到接口电路，该字段就可以显示发送的字形。

要显示新的数据时，单片机再发送新的数据。

另种方法是动态扫描显示。

由于单片机本生具有较强的逻辑控制能力，所以采用动态扫描软件译码并不复杂。

而且软件译码其译码逻辑可随意编程设定，不受硬件译码逻辑限制。

采用动态扫描软件译码地方式能大大简化电路结构，降低系统成本。

它用分时的方法轮流控制各个显示器的端，使各个显示器轮流点亮。

在轮流点亮扫描过程中，每位显示器的点亮时间极为短暂，但由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，给人的印象就是组稳定的显示数据。

静态显示数据稳定，占用很少的时间，但每个显示单元都需要单独的显示驱动电路，使用的电路硬件较少动态显示需要时刻对显示器件进行数据刷新，显示数据有闪烁感，占用的时间多，但使用的硬件少，能节省线路板空间。

本设计的显示电路采用四个共阳四位数码管，位码用三极管驱动。

如图所示。

图测距显示电路.超声波发射电路的设计发射电路主要由和超声波换能器构成，单片机.端口输出方波信号路经级反向器后送到超声波换能器的个电极，另路经两级反向器后送到超声波换能器的另个电极，用这种推挽形式将方波信号加到超声波换能器两端可以提高发射强度。

如图所示。

图超声波发射电路.超声波接收电路的设计超声波接收电路主要和超声波换能器构成，是款红外的专用芯片，考虑到红外遥控常用的载波频率与测距的超声波频率较为接近，故利用它制作超声波检测接收电路，如图.所示。

.探测电路的设计物体探测电路可以用光电传感器来制作。

但光电传感器不能探测透明的物体。

红外线传感器在探测物体时需要有像人和动物那样与周围有定的温度差这个条件。

超声波传感器则不受这些条件的限制，对于透明的或其它物体都可以探测。

超声波传感器探测物体有直接探测方式与发射探测方式。

直接探测方式的接收发射器要相互配置。

如果接收超声波有信号电压时，说明接收发射器中间没有被测物体。

反之，接收不到超声波无电压信号时，则中间有被测物体。

发射探测方式的接收发射器可以较近配置，有发射波时，说明存在被测物体。

发射探测方式的接收发射器有单独使用与公用两种方式，公用方式就是个超声波传感即用作接收器，也用作发送器，但需要收发切换电路。

具体区别如表所示。

图超声波接收电路表传感器探测物体地区别配置方式用途特征直接型遥控探测物体探测灵敏度可自由设定，易于设计设置场所需要在两处反射方式探测物体测量距离需要从向直接迂回输入的对策可使用和专用的传感器，效率高多用于近距离反射方式兼用型探测物体测量距离需要发送接收切换电路不能近距离测量.系统软件的设计本设计就是以单片机为核心。

它采用模块化设计，由主程序发射子程序接收子程序定时子程序显示子程序等模块组成。

该系统的