超声波测距应用(4)

2019-06-02 14:05

图3.9系统发射电路

此电路由一个9V的电源,R1=3.6K欧,R2=360欧,三极管T一个,激励换能器T40-16一个。

其流程图如图3.10所示:

图3.10流程图

发射电路原理:当单片机AT89C51,通过P1.0这个I/O口,发送一系列的脉冲经过三极管T进行放大,从而使T40-16这个激励换能器发射出超声波。

接收电路如3.11所示:

图3.11接收电路图

其原理框图如下:

图3.12原理框图

此系统为了全方位测距,故有左、右、中三个测距电路,其电路都相同。

3.3 显示与报警单元方案设计

显示报警单元是经过超声波发射接收电路及单片机AT89C51处理后把信号转化为人为可以知觉的数字显示和报警响应,以进一步避免事故发生。显示报警电路由显示和报警两部分电路组成,主要实现在出现紧急情况下的显示报警功能,以此提醒驾驶员。 3.3.1 系统显示电路

显示器是一个典型的输出设备,而且其应用是极为广泛的,几乎所有的电子产品都要使用显示器,其差别仅在于显示器的结构类型不同而已。最简单的显示器可以使LED发光二极管,给出一个简单的开关量信息,而复杂的较完整的显示器应该是CRT监视器或者屏幕较大的LCD液晶屏。综合课题的实际要求以及考虑单片机的接口资源,采用串行方式显示的LED驱动输出设备。由于全程显示的距离范围在4米之内,用3个LED数码管表示距离的cm数值。在单片机应用系统中,发光二极管LED显示器

常用两种驱动方式:静态显示驱动和动态显示驱动。所谓静态显示驱动,就是给要点亮的LED通以恒定的电流即每一位LED显示器各引脚都要占用单独的具有锁存功能的I/O接口。单片机只需要把要显示的字形段码发送到接口电路并保持不变即可,如果要显示新的数据,再发送新的字形段码。因此,使用这种方法单片机中CPU开销小,但这种驱动方法需要寄存器、译码器等硬件设备。当需要显示的位数增加时,所需的器件和连线也相应增加,成本也增加。而所谓动态显示驱动就是给欲点亮的LED通以 脉冲电流,即采用分时的方法,轮流控制各个显示器的COM端,使各个显示器轮流点亮,这时LED的亮度就是通断的平均亮度。考虑各种因素,本设计选用动态驱动显示。本设计选用8155芯片作为单片机应用系统扩展的I/O口。8155的P口作为LED的字形输出口,为提高显示亮度,采用8路反相驱动器74LS244驱动PC口作为LED的位选控制口,采用共阳极的LED显示器,由于8段全亮时位控线的驱动电流较大,采用6路反相驱动器74LS06以提高驱动能力。

图3.13系统显示电路 3.3.2系统报警电路设计

系统报警电路由一个运算放大器、一个发光二极管和一个喇叭组成。R25的阻值为1K,R26的阻值为10K。对于二级运算放大,都采用F007芯片.两级放大电路均是负反馈接法,即反相比例运算电路.而反相比例运算电路中,输入信号从反相输入端输入,同相输入

端接地.根据“虚短”和“虚断”的特点,即u_=u+,i_=i+=0.可得u+=0.而所谓“虚短”是由于理想集成运放Au0

。所以可以认为两个输入端之间的差模电压近似为零,

即Uid=u_=u+0.即u_=u+,而u0具有一定值。由于两个输入端间的电压为零,而又不是短路,故称为“虚短”。而“虚断”是由于理想集成运放的输入电阻Rid

,故可以

认为输入端不取电流,即i_=i+0.这样,输入端相当于断路,而又不是断开,称为“虚断”。而电路中,反相输入端与地端等电位,但又不是真正接地,这种情况称为“虚地”。所以iI=

,iF=

=

,因为i_=0,iI=if,则可得u0=-.uI故可将信号进行放大。

图3.14系统报警电路

当单片机AT89C51通过P1.0,P1.1,P1.2三个I/O口,发射出超声波的信号,即输出一个高电平给这三个I/O口,大约5V的电压,同时单片机计数器T0开始计时。则信号经过三极管T1,T2,T3进行放大。使电流达到T40-16的工作电流,从而发射出超声波。当T40-16发射出去的超声波遇到障碍物时会被反射回来,这时接收器R40-16便会将反射回来的超声波接收,并转换成电信号,经过运算放大器的两极放大,将信号送给LM567的输入端,当LM567的输入端电流大于25mA时,其8号输出引脚会产生一个信号,使得单片机AT89C51产生一个中断。这样,计数器便停止计数。单片机把计得的时间差进行运算,根据S=170*t这个公式来计算车与障碍物的距离,并把运算结果以十进制的方式送到七段LED显示电路去显示。如果距离小于0.5m,则单片机AT89C51便给P1.5口一个信号,使得报警电路工作,实现报警。

3.4 单片机复位电路

在单片机应用系统工作时,除了进入系统正常的初始化之外,当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时,为摆脱困境,也需按复位键以重新启动。所以,系统的复位电路必须准确、可靠地工作。

单片机的复位都是靠外部电路实现的,在时钟电路工作后,只要在单片机的RST引脚上出现24个时钟振荡脉冲以上的高电平,单片机便实现初始化状态复位。为了保证应用系统可靠地复位,在设计复位电路时,通常使RST保持高电平。只要RST保持高电平,则单片机就循环复位。

单片机复位电路通常采用以下几种方式: a、上电自动复位

在通电瞬间,由于R2C电路充电过程中,RST端出现正脉冲,从而使单片 机复位。

图3.15上电复位电路

b、按键电平复位

通过使复位端经电阻与VCC电源接通而实现的。

c、系统复位


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