超聲波測距器的設計

　　超聲波測距器在汽車(chē)倒車(chē)，建筑工地和一些工業(yè)現場(chǎng)有著(zhù)很廣泛的用途。其測量范圍0.10~4.0 m，測量精度可高達1 cm左右。

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

　　本設計的重點(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和超聲波換能器構成，P3.0端口輸出的40khz方波信號一路經(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(zhuān)用芯片，常用于電視紅外遙控器。常用的載波頻率38khz與測距的40khz較為相近，可以利用它來(lái)做接收電路。適當的改變C3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 從而驅動(dòng)595控制lcd1602. 其中LCDCS為595的片選信號

　　本設計把片選信號 定義為P3.1 .

　　sbit LCDCS P3^1;

　　另一個(gè)重點(diǎn)就是超聲波測距的算法計算。

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

　　其中D為被測物與測距器的距離。

　　S為聲波的來(lái)回路程。

　　V為聲速。

　　T為所用時(shí)間。

　　C8051F020 外設及其豐富，本設計只用到了外部中斷和SPI的部分管腳，在此基礎上還可以增加不少內容，純粹使用前后臺系統，會(huì )使系統的適時(shí)性受到限制，在下篇我會(huì )詳細介紹基于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(xiě)結束

　　 LCDCS = 1;

　　}