基于C8051F300的超声测距仪设计

ByGrith4

摘要：介绍一种基于C8051F300单片机的便携式超声测距仪。系统充分利用单片机各集成功能模块和片内资
源,采用包络相关估计法估计射程时间,可在利用VB编制的界面平台上实时显示数据处理结果。该方
" p7 e/ r5 L" V  u& N) T7 l法在应用于大量程测距时,能有效去除噪声干扰,提高系统整体性能。
4 q& L4 F! U# R6 `8 P  ]) B( {  ?4 Q关键词：超声波  C8051F300 单片机  测距仪
6 M8 W8 j0 V$ Y6 y0 K! ]引言
' y6 u% y. H" s6 A3 j& B超声波受环境影晌小、指向性好,能广泛应用于物位
# {( M6 @: p8 R" \9 e  n测量和倒车雷达等场合[。近年米,超声测距克服了测量
9 b4 v5 h+ ~' b/ M0 p" a' X距离短、精度有限等约束,通过算法改进和抗干扰措施的
0 N8 w  I& H: Q& b采用,逐步向大量程、高精度方向发展。这就要求控制器
具有高运算速度、低响应时间和较高的集成度。
C8051F300(简称“F300")在这些方面具有杰出的性
- R, S6 E8 l* y- f能。它具备高速8051微控制器内核(最高可达25
MTPS).8位ADC、温度传感器和UART,在很少外围电路
  M( j  f& j, Q% R的情况下即可构成超声测距系统,成为优选控制器。
: j$ e, c3 g$ J5 ?. j0 Q: l. h( S超声测距仪的实物示意图如图1所示。其中，探头部
5 k* k4 T: }3 Q# b( S0 D% w9 |! z3 {; r分采用本教研室自主研发的超声传感器,内嵌换能器和发
射接收电路,可及时传回回波数据。经调理滤波的回波信
  {" x/ s7 ]9 }) W0 I% Y5 k号频率为24.4 kHz,幅值为士4 V,通过测距仪器执行算
法和上传数据。
: @: ?* |3 E( n+ \& W
6 f# w; C1 t3 X1结构与接口
如上所述,回波信号幅值集中在士4 V之间,这个数
* y0 f5 `4 M+ r. Q+ I值大小适中,也便于观察,但却不符合F300的I/O口对工
作电压0~3.3 V的要求,所以在信号接入单片机前,必须
- i. N& ]) u( T% {先进行预处理,调整幅值。本系统采取了取绝对值再作小
9 |* X1 i5 ^/ h/ [: B, S) @幅衰减的方法来实现预处理。
: \  c9 M- H- Z' ]3 Z预处理电路如图2所示。该电路由1个负电压截止
正电压导通的滤波电路和1个基本加法电路组成。
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C8051F300有高运算速度、低响应时间和较高的集成度