基于AT89C52的超声波测距仪的设计方案

　　在显示模块选择时有两种，一种是用液晶显示屏，其具有轻薄短小，分辨率高，可显示汉字等各种符号的优点。但一般需要利用控制芯片创建字符库，编程工作量大；一种则是选用数码管，数码管具有低电耗、寿命长、易于维护的特点，同时精度比较高，称量快，精确可靠，编程容易，操作简单。缺点是不能实现汉字及多数据多行显示。综合考虑本次设计中选择了3位数码管显示。用PNP型三极管驱动数码管，并连接到单片机AT89C52的P0口上作位选。虽然显示上没有液晶显示屏那么完全，但是也能够完整直观地显示出需要的结果。图5为超声波测距硬件设计的显示电路。

图5超声波测距显示电路

　　2.4 温度补偿电路设计

　　本系统中，选择使用温度芯片DS18B20作为温度传感器。DS18B20支持"一线总线"接口，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。DS18B20引脚说明如表2所示。

表2 DS18B20引脚说明

　　DS18B20是在一根I/O线上读写数据，因此，对读写的数据位有着严格的时序要求。DS18B20有严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。该协议定义了几种信号的时序：初始化时序、读时序、写时序。

　　温度补偿电路的设计如图6所示，数据输入/输出脚连接到单片机的P0.1脚，电源接口接入+5 V的电压，外加5.6 kΩ的上拉电阻，因为DS18B20是单总线温度传感器，数据线是漏极开路，如果DS18B20没接电源，则需要数据线强上拉，给DS18B20供电；如果DS18B20接有电源，则需要一个上拉即可稳定的工作。由于DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内，检测的温度值在内部进行转换，温度测量结果直接以数字信号输出，单片机对由DS18B20输出的信号进行读取，经过软件对温度数字值实现处理。

图6 温度补偿电路

　　2.5 主电路原理图

　　该系统主电路原理图如图7所示，单片机采用89C52系列，单片机使用外部时钟源，外接6MHZ的晶振，由P0.0口直接输出40 KHZ的驱动信号给放大电路。接收到回波后，经由CX20106的滤波，产生中断信号，并由p3.2口输出进行中断。显示电路采用简单实用的3位数码管，连接单片机AT89C52的P0口，而三极管连接P2口，作数码管的位选。工作时，首先将系统初始化，启动计时器。并由P0.0脚发出40KHZ的驱动信号，同时打开INT0中断，并且开始等待接收到的回波和中断信号，若接收到回波（单片机接收到中断信号），计时器停止计时，保存时间信息，并且根据温度补偿计算出当前环境下的声速，计算出当前待测距离后储存，并调用显示子程序。测出距离后结果将以十进制BCD码方式传送到LED显示，然后再发超声波脉冲重复测量过程。

图7 超声波测距主电路图

　　3 结论

　　经过实测，本测距仪能够迅速的测出250 m以内的短距离障碍物，在30-200 cm范围内，误差能控制在1 cm以内，本设计具有简单实用，能耗低，成本低等特点。经过实际测试，发现系统的精度能满足普通需求，若需要进一步提高精度，可采用精度更高但系统更加复杂的双频超声波测距的方法。

参考文献:

[1].DS18B20datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/DS18B20_819975.html.
[2].AT89C52datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/AT89C52_1064535.html.
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[4].CX20106datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/CX20106_1135440.html.
[5].BCDdatasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/BCD_1225719.html.