AT89C51的超声波测距仪的电路设计

基于提高测量精度的目的，设计了具有温度补偿的超声波测距系统。该系统采用DS18B20温度传感器对现场温度进行检测，并通过软件计算实现温度补偿。实验结果表明：此系统具有测量精度高的优点。

系统硬件设计原理图如下：

 

限制超声波测距系统的因素有4个：超声波的幅度、反射的质地、反射和入射声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。为了增加所测量的覆盖范围、减小测量误差，可采用多个超声波换能器分别作为多路超声波发射/接收的设计方法。
 

右图为超声波发射电路设计图

右图为超声波接收电路设计图

超声波测距仪显示方面，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。

右图为超声波测距硬件设计的显示电路。

另外，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。其温度补偿电路的设计如图下图所示：

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，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。

综上该系统采用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，需先将系统初始化，启动计时器，待仪器接收到回波，计时器自动停止计时，记录时间并根据当地实际声速计算出距离后储存，结果在LED上显示出。此过程循环往复。其主电路原理图as follow,

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。