单片机在超声测距系统中的一种应用

　　1设计思路和超声波测距原理

　　超声波测距是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波，利用单片机定时器的计数功能得到时间t，然后求出距离S=Ct/2，式中C为超声波波速[1]。工作时，超声波发射器不断发出一系列连续的脉冲，并给测量逻辑电路提供一个短脉冲。超声波接收器则在接收到反射波后，也向测量逻辑电路提供一个短脉冲。最后由信号处理装置对接收的信号依据时间差进行处理，自动计算出发射物与障碍物之间的距离。

　　2超声波测距系统的电路设计

　　该系统利用单片机控制超声波的发射和对超声波自发射至接收往返时间的计时，单片机选用8751，经济易用。前方测距电路原理图如图1所示[2]。左侧和右侧测距电路与前方测距电路相同(略)。

　　3具体实现

　　3. 1超声波的发射

　　测距系统中的超声波传感器采用UCM40的压电陶瓷传感器，它的工作电压是40kHz的脉冲信号，前方测距电路的输入端接单片机P1.0端口，单片机执行程序(略)后，在P1.0端口输出一个40kHz的脉冲信号，经过三极管T放大，驱动超声波发射头UCM40T，发出40kHz的脉冲超声波，且持续发射200us。右侧和左侧测距电路的输入端分别接P1.1和P1.2端口，原理与前方测距相同(略)。

　　3. 2超声波的接收与数据处理

　　接收头采用与发射头配对的UCM40R，将超声波调制脉冲变为交变电压信号，经运算放大器ICIa和IC1B两极放大后加至IC2o IC2是带有锁定环的音频译码集成块LM567，内部的压控振荡器的中心频率fo=1/1.1RgC3，电容C4决定其锁定带宽。调节R:在发射的载频上，则LM567输入信号大于25mV，输出端8脚由高电平跃变为低电平，作为中断请求信翻送至单片机处理。

　　前方测距电路的输出端接单片机INTO端口，中断优先级最高，左、右测距电路的输出通过与门IC 3A的输出接单片机INT 1端口，同时单片机P1.3和P1.4接到IC3A的输入端，中断源的识别由程序查询来处理，中断优先级为先右后左。部分源程序如下:

　3. 3计算超声波传播时间

　　在启动发射电路的同时启动单片机内部的定时器TO，利用定时器的计数功能记录超声波发射的时间和收到反射波的时间。当收到超声波反射波时，接收电路输出端产生一个负跳变，在INTO或INT 1端产生一个中断请求信号，单片机响应外部中断请求，执行外部中断服务子程序，读取时间差，计算距离。其部分源程序如下:

　　3. 4超声波测距系统的软件设计

　　软件分为两部分，主程序和中断服务程序，如图2 (a)，(b) , (c)所示。