田进 - 基于51单片机的超声波导航的设计与制作 - 图文(6)

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图3-2 单片机最小电路

晶振电路：

AT89C51单片机的振荡器输入分别由引脚19（XTAL1）和引脚18（XTAL2）来完成。只要将这两个引脚外接石英晶体和陶瓷电容，就可与CPU内部组成完整的振荡电路。

AT89C51单片机的一个机器周期含有6个状态周期，而每个状态周期为2个振荡器周期，因此一个机器周期共有12个振荡周期，如振荡器的频率为12MHz，一个振荡器周期为1/12微秒，而一个机器周期为1微秒。

复位电路：

复位电路产生复位信号，复位信号送入RST后还要送至片内的施密特触发器，由片内复位电路在每个机器周器的S5P2时刻对触发器输出采样信号，然后由内部复位电路产生复位操作所要的信号。一般的复位电路可分为上电自动复位和按键复位，我们在此选用的是按键复位。

上电自动复位原理：RST 引脚是复位信号的输入端，只要高电平的复位信号持续两个机器周期以上的有效时间，就可以使单片机上电复位。上电自动复位

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是通过电容充电实现的，上电瞬间，RST端电位与VCC相同，随充电电流的减少，RST的电位逐渐下降，直到复位信号无效。按键复位在此不在作过多的介绍，其原理和上电复位是相同的。但其采用的是脉冲复位电路和电平复位电路两种。

3.2超声波发射接收电路的设计

发射电路主要由反向器74LS04(74HC04)和超声波发射换能器T（发射端）构成，单片机RB1端口输出的40 kHz方渡信号一路经一级反向器后送到超声波换能器的一个电极，另一路经两级反向器后进到超声波换能器的另一个电极。用这种推挽形式将方渡信号加到超声波换能器两端，可以提高超声波的发射强度。输出端采用两个反向器并联，用以提高驱动能力。模块，一方面可以提高反向器74LS04(74HC04)输出高电平的驱动能力，另一方面可以增加超声换能器的阻尼效果，缩短其自由振荡的时间。

压电式超声波换能器是利用压电晶体的谐振来工作的，它有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动产生超声波，这时它就是一个超声渡发生器；反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声渡接收换能器了。超声波发射换能器与接收换能器其结构上稍有不同，使用时应分清器件上的标志。我们需要注意的是，超声波在空气中传播时受到环境的影响衰减比较大，理论上讲发射探头的电压越高，功率越大，发射的距离就越远。但是，传感器的发射有其工作电压的极限值，工作电压超过了这个极限值之后，会对传感器的内部电路造成不可恢复的损害，这样就并不能有效的发射出准确的脉冲信号。

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图3-3 超声波发射电路图

集成电路CX20106A是一款红外线检波接收的专用芯片，常用于电视机红外遥控接收器。考虑到红外遥控常用的载波频率38 KHz与测距的超声波频率40 KHz较为接近，可以利用它制作超声波检测接收电路。实验证明用CX20106A接收超声波(无信号时输出高电平)，具有很高的灵敏度和较强的抗干扰能力。适当更改电容C4的大小，可以改变接收电路的灵敏度和抗干扰能力。CX20106A的2号管脚是一个RC电路。电阻减小 电容增大 放大倍数增大。但是电阻太小也不行，会导致没接受到信号7号管脚也有低电平产生。 这样就不能准确的测出距离了。所以网上的有些原理图只能做个参考了。具体2号管脚的电容，电阻值要根据实际的调试电路来确定的。

图3-4 超声波检测接收电路图

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3.3显示模块的设计 1602液晶显示电路