1。4 方案的设计与论证

超声波的产生方式可以分为两种：电气式和机械式 [7]。它们所产生的超声波的频率、功率、和声波特点都不同，用处也各不近相同[7]。目前在进行短距离测量时，普遍使用的是压电超声波传感器。论文网

根据超声波测距的原理，能够使用的测距方法有两种：一是在测量距离的两端将两个测量装置分别放置，一个用来信号一个进行接收信号；二是在一端同时放置发射和接收装置，利用超声波在被测物体进行反射的原理，进行测距 [8]。为了节省制作成本，降低测量误差，此次设计方案采用的是第二种测距方法。

按照设计的要求综合考虑各方面的原因，本次设计是利用AT89C52单片机发射脉冲信号，再通过HC-SR04超声波测距模块，进行超声波的发射与接受。然后利用软件程序进行计数，得到计数时间t，根据超声波在空气中的传播速度为340m/s，就可以得出被测距离S，即：S=vt/2[8]。单片机控制的超声波测距系统原理如图1。1所示。

图1。1 51单片机控制的超声波测距系统原理图

该方案设计硬件简单、易实现、测距范围适中，测量误差能够控制在±1cm左右。该系统软件使用合理的算法，提高测量的精度，具有较好的使用价值。该方案使用的AT89C52单片机内部含有Flash存储器，在系统开发可以反复擦写；用静态时钟方式，可以节省电能；支持ISP，不需要把单片机从电路板取下来就可以擦写程序；晶振频率高达24M，运行速度更快，价格也比较便宜；增了看门狗电路，防止程序“走飞”，更加安全可靠[9]。并且HC-SR04超声波测距模块使用简便，工作稳定性强，测量精度高，成本低廉。

2  系统硬件设计

2。1  硬件结构设计

按照系统所需功能，系统硬件结构可以划分为三个主要模块:单片机核心模块、超声波测量模块和报警模块。其中单片机核心模块是由单片机最小系统、复位时钟电路和显示电路组成；超声波检测模块包括了超声波的发射和接收电路；报警模块则是由蜂鸣器电路和调节电路组成。系统硬件结构设计如图2。1所示。

图2。1 系统硬件电路结构总图

2。2   AT89C52单片机

AT89C52片内含8kBytes可重复擦写的只读程序存储器（PEROM）和256Bytes随机存取数据存储器（RAM），兼容51系统，内置通用8位处理器和Flash存储单元 [9]。AT89C52单片机芯片如图2。2所示。

AT89C52的 40个引脚，有32个是用来外部双向输入/输出（I/O），其中包括2个外中断口、3个16位可编程定时计数器、2个全双工串行通信口和2个读写口线[9]。EA是访问程序存储器控制信号，要使CPU直接访问外部存储器,EA信号必须为低电平，否则只能从内部存储器开始访问，然后才能访问外部存储器。ALE是地址锁存控制信号，可以通过锁存P0口输出低8位地址，实现实现低位地址和数据的隔离。PSEN是外部存储器读选取通信号，低电平有效。只有连续输出两个信号，才可以从外部取得指令，而当访问外部存储器时，就不会出现两次连续的PSEN信号。XTAL1和XTAL2外接 晶体引线端：是片内反相放大器的输入和输出端口，当连接时钟电路时，这两端分别外接晶振和微调电容，用于外拉时钟信号。RST/VPD是复位信号，经过两个机器周期的高电平才会实现单片机的初始化，而在单片机掉电时，也可以防止片内RAM数据不丢失[9]。P3口的第二功能如表2。1所示。

表2。1 P3口的第二功能

口线 第二功能 替代的专用功能