超聲波測(cè)距器的設(shè)計(jì)

　　超聲波測(cè)距器在汽車倒車，建筑工地和一些工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)有著很廣泛的用途。其測(cè)量范圍0.10~4.0 m，測(cè)量精度可高達(dá)1 cm左右。

　　本設(shè)計(jì)采用新型8051控制器c8051f020，系統(tǒng)采用22.1184MHZ的高精度晶振，來獲得穩(wěn)定的時(shí)間頻率，以減少測(cè)量誤差。C8051f020用P3.0端口輸出超聲波換能器所需的40khz方波信號(hào)，利用中斷口檢測(cè)超聲波接收電路輸出的返回信號(hào)。顯示電路采用SPI延伸的LCD1602液晶。

　　本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)就是超聲波的接收和發(fā)射電路。

　超聲波的發(fā)射電路如下圖1.2

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖1.2

　　發(fā)射電路主要由反向器74HC04和超聲波換能器構(gòu)成，P3.0端口輸出的40khz方波信號(hào)一路經(jīng)反向器送到超聲波換能器的一個(gè)電極，另一路經(jīng)兩級(jí)反向器后送到超聲波換能器的另一個(gè)電極，用這種方式可以提高超聲波的發(fā)射強(qiáng)度。

　　超聲波接收電路如下圖1.3

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖1.3

　　集成電路CX20106A是一款紅外接收的專用芯片，常用于電視紅外遙控器。常用的載波頻率38khz與測(cè)距的40khz較為相近，可以利用它來做接收電路。適當(dāng)?shù)母淖僀3的大小，可以改變接受電路的靈敏度和抗干擾能力。

　　顯示電路如下圖1.4

　　采用c8051f020 的SPI 從而驅(qū)動(dòng)595控制lcd1602. 其中LCDCS為595的片選信號(hào)

　　本設(shè)計(jì)把片選信號(hào) 定義為P3.1 .

　　sbit LCDCS P3^1;

　　另一個(gè)重點(diǎn)就是超聲波測(cè)距的算法計(jì)算。

　　D = S/2(v+t)/2 ---------------------------------------------------------------------------（1-1）

　　其中D為被測(cè)物與測(cè)距器的距離。

　　S為聲波的來回路程。

　　V為聲速。

　　T為所用時(shí)間。

　　C8051F020 外設(shè)及其豐富，本設(shè)計(jì)只用到了外部中斷和SPI的部分管腳，在此基礎(chǔ)上還可以增加不少內(nèi)容，純粹使用前后臺(tái)系統(tǒng)，會(huì)使系統(tǒng)的適時(shí)性受到限制，在下篇我會(huì)詳細(xì)介紹基于c8051f020的ucos_II的移植。

　　代碼部分：

　　//-------------------------------------------------------------------------

　　// SPI_Init()

　　//-------------------------------------------------------------------------

　　void SPI0_Init (void)

　　{

　　 SPI0CFG = 0x07; // data sampled on 1st SCK rising edge

　　 // 8-bit data words

　　 SPI0CFG|=0x40; //CKPOL =1;01000111

　　 SPI0CN = 0x03; // Master mode; SPI enabled; flags


　　 // cleared

　　 SPI0CKR = SYSCLK/2/2000000-1; // SPI clock = 8MHz (limited by

　　 // EEPROM spec.)

　　}

　　void MSPI_SendData(unsigned char ddata)

　　{

　　 LCDCS = 0; // 片選HC595

　　 SPIF = 0;

　　 SPI0DAT = ddata;

　　 while (SPIF == 0); // 等待寫結(jié)束

　　 LCDCS = 1;

　　}