基于单片机的超声波测距系统Word修改 - 图文(3)

图7 数码管实物图

在本模块中，可借助函数运算来计算相应的距离，并在数码管内将函数显示出来。下图8为数码管的实际电路图。在数码管内，1号引脚在与单片机8号引脚进行连接时，主要通过1K电阻实现，而2号引脚与单片机7号引脚通过1k电阻加以完成。3号引脚与单片机6号引以1K电阻进行连接。在4号引脚与5号引脚进行连接时，主要借助1K电阻进行。5号引脚在与单片机4号引脚进行连接时，主要通过1k电阻进行连接。6号引脚可与三极管Q1建立连接。9号引脚连接的位置为三极管的Q4中的c极。在数码管内，10号脚可借助1K电阻并与单片机内2号脚建立联系。

图8数码管显示电路

3.2 电源设计

在本系统中，对于供电方式。主要有两种供电方式。应用USB数据线供电模式节干电池直流供电模式。

考虑到在应用过程中的便捷性，本课题使用干电池供电方案。

自锁开关：

在图9，P2表示电池盒接口，SW1表示电源开关，可对电源的状态进行控制。 自锁开关引脚识别方法： 3 6 2 5 1 o 4

注意：按照往上的排布顺序，在开关的最底部会有一个小洞。其位置处于引脚1与引脚4间。常开触点为1、2与4、5,常闭触点为2、3与5、6。使用开关按下1、2与4、5,使它们保持连通，而另外两组保持断开状态。当开关离开后，其开关状态与按下时相反。在本模块中，采用的是1、2与4、5引脚。具体操作图如下图9。

9

【5】

、由三

G

图9自锁开关引脚图

3.3 超声波探测模块

HC-SR04超声波模块作为一类集成化模块。在运行的过程中，可计算从超声波发射到反射整个过程所需的时间，即从发射到接收所需要的时间，根据时间就可以得到相应的距离。在本模块中，主要应用的是非接触式测距方法，其精度可达到3mm,可使用公式（高电平时间*340）/ 2，进行计算距离。与普通的声波相比，超声波频率较高，传输距离较远，方向性强。可广泛的应用于不同领域的测距，如测距仪和物位测量仪等图。

【6】

。如图10 为具体的实物

图10 超声波模块实物图

可通过执行两个函数来完成测距功能。

在系统运行的过程中，PO产生TTL的持续时间为十微秒。单片机内部可产生八个频率为40KHz的脉冲信号，在放大后时间可达到二百秒。在P32口内，从接收至返回超声信号的过程，也可能会输出某个返回信号。对于单片机P01端口，它所产生脉冲信号的强度为40

KHz,可通过三极管来将信号进行放大。应用接收探头可实现回波与电压信号间的转换。

【7】

此后，在通过两次信号放大后，高电平开始向低电平转换。可将低电平作为中断请求信号，并对数据进行相应的处理

。

10

在本次课题设计过程中，引脚的功能是各不相同的。TRIG引脚与12号引脚保持联系，13号引脚与ECHO引脚建立联系，GND进行接地，+5V直流电电源与VCC引脚建立联系。如下图11.

图11 超声波探测模块HC-SR04引脚图

3.4超声波发射电路

主要涉及到硬件单元的功能位。

对于此种单片机内的方波信息的一条，在经由一级方向器后，将其传送到换能器的电极中。对于另一路，它主要借助两级反向其，随后再次传输到换能器的另一个电极处。应用此种方式，可将信号转移至发射器两侧，进而使超声波发射强度得到全面提升。对于输出端电路，可使用两个反向其来完成并联，这样就可以换能器具有更好的驱动力。对于电阻R10.R11,它的作用主要是增强反向器输出高电平的应用水平。此外，也可以增强阻尼水平，减少振荡过程的时间。在课题中主要使用超声发射器，主要原因是在proteus缺少相应的超声波元件。可使用按键，以此来得到超声波。

图12 超声波发射电路

3.5 超声波接收电路

采取CX20106A集成电路对接收电路收到的信息进行过滤、调试等动作。其总放大增益是80db。倘若变大电阻R1或者降低C1的数值，那么有可能造成负反馈输出量增加，放大倍

11

数会变小。反之，则放大倍数变大

【１０】

。不过，C1的变化直接对其他频率也会产生一定的

影响。建议选取的参数是R1?4.7?，C1?1?F。本文采取按钮来表示超声波接收器。

图13 超声波接收电路

3.6温度测量电路

本设计所用的温度测量模块是DS18B20模块，它是数字温度传感器，不需要外接模数转换器，因而使用起来非常方便,如图14所示。它一共有三个引脚，分别为GND，VCC和数据传输口，无论是向DS18B20读数据还是写数据，都是通过一个端口来实现的[17]，通过控制数据口的电平的高低时间来对DS18B20进行操作。一般来说，在连接电路的时候，通常需要笔者们接一个4.7K左右的上拉电阻用来使得总线空闲的时候，它的状态为高电平，如图15所示。将读出的数据传送给单片机，由单片机处理后，给LCD1602进行显示，在温度传感器的读取过程中，注意要把中断关掉，不然会影响到温度的读取时序，从而读出来乱码。实验初期的时候就因为没有注意到这个问题，温度解读出来一直是错的。所以要注意关中断。

图14DS18B20传感器

12

图15 DS18B20连接图

3.7稳压电源设计

由于设计的元器件普遍采取+5V、+12V的电源实施驱动，因此本人设计了一个稳压电源，主要采取三端集成稳压器CW7812、CW7805来设计。利用变压器的直流电通过由二极管构建的桥式整流电路输至三端稳压元件，那么也就是说，CW7812、CW7805对应的电路输入的稳定的12V、5V直流电源。由此可见，极性电容具有滤波电容的功能，而非极性电容则能健全负载的瞬态影响，保证电路的正常运转（详见图16）：

图16稳压电源

3.8硬件电路设计优化

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