超声波测距器的设计

超声波测距器在汽车倒车，建筑工地和一些工业现场有着很广泛的用途。其测量范围0.10~4.0 m，测量精度可高达1 cm左右。

本设计采用新型8051控制器c8051f020，系统采用22.1184MHZ的高精度晶振，来获得稳定的时间频率，以减少测量误差。C8051f020用P3.0端口输出超声波换能器所需的40khz方波信号，利用中断口检测超声波接收电路输出的返回信号。显示电路采用SPI延伸的LCD1602液晶。

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　　本设计的重点就是超声波的接收和发射电路。

    　超声波的发射电路如下图1.2

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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图1.2
　　发射电路主要由反向器74HC04和超声波换能器构成，P3.0端口输出的40khz方波信号一路经反向器送到超声波换能器的一个电极，另一路经两级反向器后送到超声波换能器的另一个电极，用这种方式可以提高超声波的发射强度。
　　超声波接收电路如下图1.3

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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图1.3
　　集成电路CX20106A是一款红外接收的专用芯片，常用于电视红外遥控器。常用的载波频率38khz与测距的40khz较为相近，可以利用它来做接收电路。适当的改变C3的大小，可以改变接受电路的灵敏度和抗干扰能力。
　　显示电路如下图1.4

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采用c8051f020 的SPI 从而驱动595控制lcd1602. 其中LCDCS为595的片选信号
　　本设计把片选信号 定义为P3.1 .
　　sbit LCDCS P3^1;
　　另一个重点就是超声波测距的算法计算。
　　D = S/2(v+t)/2 ---------------------------------------------------------------------------（1-1）
　　其中D为被测物与测距器的距离。
　　S为声波的来回路程。
　　V为声速。
　　T为所用时间。
　　C8051F020 外设及其丰富，本设计只用到了外部中断和SPI的部分管脚，在此基础上还可以增加不少内容，纯粹使用前后台系统，会使系统的适时性受到限制，在下篇我会详细介绍基于c8051f020的ucos_II的移植。
　　代码部分：
　　//-------------------------------------------------------------------------
　　// 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; // 片选HC595
　　 SPIF = 0;
　　 SPI0DAT = ddata;
　　 while (SPIF == 0); // 等待写结束
　　 LCDCS = 1;
　　}