基于單片機高精度工程超聲波測距系統研究

　　超聲波的發(fā)射電路

　　超聲波發(fā)射電路一般由超聲波反射器T、40kHz的超音頻振蕩器、驅動(dòng)（或激勵）電路等組成，本設計利用門(mén)電路產(chǎn)生40kHz的超聲波，組成的超聲波發(fā)射電路見(jiàn)圖2。

　　圖中，與非門(mén)74LS00和LM386組成超聲波發(fā)射電路，用74LS00構成多諧振蕩器，通過(guò)調節20k的電位器，可產(chǎn)生超聲波發(fā)射的40kHz信號，其中U3A為驅動(dòng)器，電路振蕩頻率f≈1/2.2RC，單片機的控制信號由U2A輸入。為增大超聲波的發(fā)射頻率，本設計利用了單運放LM386，發(fā)射距離可達4m。

　　超聲波的接收電路

　　超聲波接收電路如圖3所示。接收頭采用與發(fā)射頭配對的超聲波接收器R，將超聲波調制脈沖變?yōu)榻蛔冸妷盒盘?。為了進(jìn)行信號的整形，在設計中的CMOS電平的6非門(mén)芯片CD4069，可以減少電路的復雜程度，提高電路的帶負載能力。整形后的信號由C1耦合給帶有鎖定環(huán)的音頻譯碼集成塊LM567的輸入端3腳，當輸入信號的幅度落在其中心頻率上時(shí)，LM567的邏輯輸出端8腳由高電平躍變?yōu)榈碗娖健?P>

　　DS18B20溫度補償電路

　　根據上文中式（2）可知，溫度對聲速的影響較大，若不進(jìn)行補償，將會(huì )帶來(lái)測量誤差，為了提高系統的測量精度，設計了溫度補償電路。系統采用數字溫度傳感器DS18B20來(lái)采集溫度，DS18B20是美國DALLAS公司生產(chǎn)的1-wire總線(xiàn)串行數字溫度傳感器，它具有微型化、低功耗、抗干擾能力強、易于與微處理器接口等優(yōu)點(diǎn)，適合于各種溫度測控系統。它的測量溫度范圍為-55℃~+125℃，精度可達0.0675℃，最大轉換時(shí)間為200ms。

　　數字式溫度傳感器和模擬溫度傳感器最大的區別是：將溫度信號直接轉化成數字信號，然后通過(guò)串行通信的方式輸出。因此掌握DS18B20的通信協(xié)議是使用該器件的關(guān)鍵。該協(xié)議定義了幾種信號類(lèi)型：復位脈沖、應答脈沖時(shí)隙；寫(xiě)“0”、讀“1”時(shí)隙，讀“0”、讀“1”時(shí)隙。初始化后，傳感器輸出兩個(gè)字節的溫度，進(jìn)行數據處理后得到實(shí)際溫度的值，利用式（2）可計算補償聲速。

　　液晶顯示電路

　　字符點(diǎn)陣系列模塊是一類(lèi)專(zhuān)門(mén)用于顯示字母、數字、符號等的點(diǎn)陣型顯示模塊。分4位和8位數據傳輸方式。它提供5×7點(diǎn)陣+光標和5×10點(diǎn)陣+光標的顯示模式。提供顯示數據緩沖區DDRAM、字符發(fā)生器CGROM和字符發(fā)生器CGRAM，可以使用CGRAM來(lái)存儲自己定義的最多8個(gè)5×8點(diǎn)陣的圖形字符的字模數據。它提供了豐富的指令設置：清顯示，光標回原點(diǎn)，顯示開(kāi)/關(guān)，光標開(kāi)/關(guān)，顯示字符閃爍，光標移位，顯示移位等。提供內部上電自動(dòng)復位電路，當外加電源電壓超過(guò)+4.5V時(shí)，自動(dòng)對模塊進(jìn)行初始化

參考文獻: