免费超声波测距仪的设计(一)信息工程毕业(3)
2013-05-22 01:29
导读：的串行输入口RXD(P3.0)来接收数据，从而限制了串口显示的使用，同时用串口显示需用到好几块译码器，这样也不经济，所以这里我选择用一块译码器(CD45
的串行输入口RXD(P3.0)来接收数据，从而限制了串口显示的使用，同时用串口显示需用到好几块译码器，这样也不经济，所以这里我选择用一块译码器(CD4511)来实现显示，用AT89C2051的P1.4-P1.7来给CD4511控制信号；又因用到单片机的中断口来接收超声波反射回来的处理信号，这里就也没必要用到系统的自带比较器，且AT89C2051可直接驱动LED显示，这里就直接用P1.0-P1.3来驱动数码管的共阴极，从而完成对数码管的显示控制。
图5 系统显示部分电路
接P1.1引脚的为个位显示数码管，其小数点在P1.1有效时显示，且百十位设置为消隐显示，当其为零是不显示，这样既可以节电，又方便观察读数，此功能由软件来完成。
4.3 超声波发射及驱动电路
超声波发射及驱动电路如左图6所示：
系统采用24MHz晶体振荡器,定时器T1工作在方式2，用其自动赋值功能，系统可以直接由单片机的P3.7输出精确的载波为40kHz的10个脉冲群，其脉冲宽度为25Os，并以推挽形式 图6 超声波发射部分电路 加到变压器的初级，经升压变换后，送到超声波换能器T40-12，当它的两电极加脉冲信号频率等于晶片的固有频率时，压电晶片就会发生共振，并带动共振板振动，从而产生超声波；脉冲信号越尖越好，电压越高，功率越大，距离越远。图中用的脉冲变压器，就是用来提高发射功率的。
4.4 超声波接收及过零检测电路
图7是超声波测距接收部分电路图，测出回波和发射脉冲之间的时间间隔，利用S=Ct/2就可以算出距离，再在数码管上显示出来。
超声波接收换能器将接收到的障碍物反射回来的超声波进到放大器进行放大，OP07是一个高增益、低噪声放大器，在对放大后的信号进行检渡后将检测回波送到精密比较器LM339的“-”端，其“+”端接电平“0”，这样，在有信号接收的时候，精密比较器的输出为“0”，从而给单片机发出一个中断信号，单片机关闭定时器 图7 超声波接收部分电路 T0，并读取定时器中算出来的距离数据。即完成一次测距，再通过显示刷新，在数码管上显示出来。
（科教作文网http://zw.ΝsΕac.cOM编辑）
4.5 系统的温度补偿
4.5.1温度传感器DS18B20简介
DS18B20是DALLAS最新单线数字温度传感器。DS18B20为“一线器件”，体积更小、更适用，电压更宽、更经济，Dallas半导体公司的数字化温度传感器DS1820是世界上第一片支持 “一线总线”接口的温度传感器。一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。测量温度范围为 -55℃～+125℃，在-10～+85℃范围内,精度为±0.5℃。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。与前一代产品不同，新的产品支持3V~5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便。而且新一代产品更便宜，体积更小。DS18B20、 DS1822:的特性 DS18B20可以程序设定9~12位的分辨率，精度为±0.5℃。可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围。分辨率设定，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。DS18B20的性能是新一代产品中最好的！性能价格比也非常出色！ 继“一线总线”的早期产品后，DS1820开辟了温度传感器技术的新概念。DS18B20和DS1822使电压、特性及封装有更多的选择，让我们可以构建适合自己的经济的测温系统。 图8 DS18B20的管脚排列
4.5.2 DS18B20的内部结构
DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。
DQ为数字信号输入/输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。
光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码。64位光刻ROM的排列是：开始8位（28H）是产品类型标号，接着的48位是该DS18B20自身的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验码（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。
（科教作文网http://zw.ΝsΕAc.Com编辑整理）
DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，得到的12位数据存储在18B20的两个8比特的RAM中，二进制中的前面5位是符号位，如果测得的温度大于0，这5位为0，只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度；如果温度小于0，这5位为1，测到的数值需要取反加1再乘于0.0625即可得到实际温度。
4.5.3 DS18B20温度传感器的存储器
DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的E2RAM,后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器。
暂存存储器包含了8个连续字节，前两个字节是测得的温度信息，第一个字节的内容是温度的低八位，第二个字节是温度的高八位。第三个和第四个字节是TH、TL的易失性拷贝，第五个字节是结构寄存器的易失性拷贝，这三个字节的内容在每一次上电复位时被刷新。第六、七、八个字节用于内部计算。第九个字节是冗余检验字节。
根据DS18B20的通讯协议，主机控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤：每一次读写之前都要对DS18B20进行复位，复位成功后发送一条ROM指令，最后发送RAM指令，这样才能对DS18B20进行预定的操作。复位要求主CPU将数据线下拉500微秒，然后释放，DS18B20收到信号后等待16～60微秒左右，后发出60～240微秒的存在低脉冲，主CPU收到此信号表示复位成功。
4.5.4 DS18B20使用中注意事项
DS1820虽然具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点，但在实际应用中也应注意以下几方面的问题：
(1)较小的硬件开销需要相对复杂的软件进行补偿，由于DS1820与
