嵌入式超聲波測(cè)距儀的設(shè)計(jì)方案

　　2.2　超聲波測(cè)距電路

　　超聲波測(cè)距電路主要包括兩個(gè)部分：超聲波發(fā)射電路和超聲波接收電路，具體的電路設(shè)計(jì)如圖3所示。圖2中上半部分就是超聲波發(fā)射電路，微處理器AT89C51通過編程在端口P16產(chǎn)生一個(gè)40kHz的超聲波信號(hào)，經(jīng)過兩個(gè)74LS14非門將信號(hào)驅(qū)動(dòng)整形，再由三極管Q9對(duì)其進(jìn)行放大，最后經(jīng)過變壓器T1送到超聲波傳感器CSB-T40,這樣就可以通過超聲波傳感器CSB-T40發(fā)出相應(yīng)的超聲波信號(hào)。而圖3中的下半部分就是超聲波接收電路，超聲波信號(hào)通過障礙物發(fā)射到超聲波傳感器CSB-R40后，產(chǎn)生一定的電信號(hào)，電信號(hào)通過集成塊BX1490放大后送到了2個(gè)74LS14非門電路整形，最后進(jìn)入微處理器AT89C51的P17端口。這樣就完成了1次超聲波測(cè)距的掃描過程，它可以通過程序來控制計(jì)數(shù)器，將計(jì)數(shù)器的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的時(shí)間，再用時(shí)間乘以超聲波的傳播速度后除以2,既可以得到障礙物與超聲波傳感器之間的距離。

2.3　CAN總線通信電路

　　考慮到現(xiàn)在的智能測(cè)試設(shè)備日益趨于網(wǎng)絡(luò)化，則將CAN總線通信功能也設(shè)計(jì)進(jìn)了此嵌入式超聲波測(cè)距儀中，CAN總線通信電路系統(tǒng)主要有AT89C51微控制器、獨(dú)立CAN通信控制器SJA1000、CAN總線驅(qū)動(dòng)器PCA82C250及復(fù)位電路IMP708組成。CAN總線應(yīng)用節(jié)點(diǎn)具體電路設(shè)計(jì)如下圖4所示。為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，設(shè)計(jì)在SJA1000和CAN總線驅(qū)動(dòng)器PCA82C250之間增加了光電隔離器6N137。當(dāng)微處理器AT89C51將測(cè)距結(jié)果數(shù)據(jù)通過P0口發(fā)送到CAN總線控制器SJA1000,由SJA1000將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)從端口TX0發(fā)出，經(jīng)過光電隔離器6N137后到達(dá)CAN總線驅(qū)動(dòng)器PCA82C250,最后將數(shù)據(jù)發(fā)送到CAN總線上。相反，來自CAN總線的數(shù)據(jù)也可以經(jīng)過相應(yīng)電路到達(dá)微處理器。這樣就可以實(shí)現(xiàn)測(cè)距儀與上位機(jī)的通信功能。

　　3　程序設(shè)計(jì)

　　3.1　主程序設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)主程序主要包括系統(tǒng)的啟動(dòng)后對(duì)系統(tǒng)的初始化、超聲波發(fā)射與接收、中斷管理、計(jì)時(shí)程序、測(cè)距計(jì)算、結(jié)果顯示、CAN通信、報(bào)警等其他子程序組成。根據(jù)以上超聲波測(cè)距儀的工作原理描述，系統(tǒng)主程序的流程圖設(shè)計(jì)如圖5所示。在主程序初始化后就進(jìn)入超聲波信號(hào)發(fā)送程序，即利用程序產(chǎn)生超聲波信號(hào)由微處理器的P16端口送出，此時(shí)系統(tǒng)進(jìn)入計(jì)時(shí)狀態(tài)，同時(shí)檢測(cè)P17端口是否能接收到超聲波的回波信號(hào)，但檢測(cè)到回波信號(hào)就關(guān)閉外部中斷進(jìn)入計(jì)算距離子程序，接下來進(jìn)行是否報(bào)警驗(yàn)證和CAN通信子程序，最后打開外部中斷完成一次測(cè)距掃描過程，即主程序結(jié)束。