原标题：基于渡越时间检测法的超声波测距仪设计方案

基于渡越时间检测法的超声波测距仪设计方案

引言

超声波测距仪是一种广泛应用于工业、农业和日常生活中的测量工具，具有高精度、远距离和非接触测量的特点。本文将详细介绍一种基于渡越时间检测法、采用AT89C52单片机、CX20106A红外线接收处理芯片以及DS18B20温度传感器的超声波测距仪设计方案。

设计原理

超声波测距仪的基本原理是通过发射超声波信号，并测量该信号从发射到返回的时间差（渡越时间），根据声速计算出距离。温度传感器用于实时测量环境温度，以修正声速的变化，保证测距精度。

主要芯片及其作用

AT89C52单片机

AT89C52是一种经典的8位单片机，具有以下特点：

• 8KB闪存

• 256字节内部RAM

• 32个I/O口线

• 3个16位定时/计数器

• 6个中断源

在本设计中，AT89C52单片机主要负责以下功能：

1. 控制超声波发射与接收

2. 处理渡越时间信号

3. 读取温度传感器数据

4. 计算并显示测量结果

CX20106A红外线接收处理芯片

CX20106A是一种用于红外线信号接收与处理的芯片，具有高灵敏度和抗干扰能力。在本设计中，CX20106A主要用于：

1. 接收超声波回波信号

2. 将接收到的信号进行放大和滤波处理

DS18B20温度传感器

DS18B20是一种高精度的单总线数字温度传感器，具有以下特点：

• 测量范围：-55℃到+125℃

• 精度：±0.5℃

• 支持多点布线

在本设计中，DS18B20用于实时测量环境温度，提供温度数据用于声速修正。

设计方案

硬件设计

1. 系统框图系统主要包括以下模块：

• 超声波发射模块

• 超声波接收模块

• 温度检测模块

• 数据处理及显示模块

2. 电路设计

• 超声波发射电路由AT89C52单片机控制，通过IO口驱动超声波发射器。

• 超声波接收电路由CX20106A接收超声波回波信号，经过放大和滤波后送入AT89C52单片机进行处理。

• 温度检测电路通过单总线与AT89C52连接，实时读取温度数据。

• 显示电路使用LCD或LED显示模块，通过AT89C52单片机的IO口控制显示测量结果。

软件设计

软件设计主要包括以下几部分：

1. 初始化程序

• 配置AT89C52的IO口、定时器和中断

• 初始化超声波发射接收电路

• 初始化温度传感器

2. 主程序

• 周期性触发超声波发射

• 等待接收回波信号

• 计算渡越时间

• 读取温度数据，修正声速

• 计算距离并显示

3. 中断处理程序

• 用于处理定时器中断，精确测量渡越时间

路由图

1. 系统初始化

void main() {
    float distance;
    float temperature;
    
    System_Init();
    
    while (1) {
        // 触发超声波发射
        Trigger_Ultrasonic();
        
        // 等待回波信号
        while (!Echo_Received());
        
        // 计算渡越时间
        time = Get_Echo_Time();
        
        // 读取温度
        temperature = DS18B20_Read();
        
        // 修正声速
        float sound_speed = 331.3 + 0.6 * temperature;
        
        // 计算距离
        distance = (time * sound_speed) / 2.0;
        
        // 显示距离
        LCD_Display(distance);
        
        // 延时一段时间，避免频繁触发
        Delay(100);
    }
}

2. 主程序

c复制代码void main() {    float distance;    float temperature;
    
    System_Init();    
    while (1) {        // 触发超声波发射
        Trigger_Ultrasonic();        
        // 等待回波信号
        while (!Echo_Received());        
        // 计算渡越时间
        time = Get_Echo_Time();        
        // 读取温度
        temperature = DS18B20_Read();        
        // 修正声速
        float sound_speed = 331.3 + 0.6 * temperature;        
        // 计算距离
        distance = (time * sound_speed) / 2.0;        
        // 显示距离
        LCD_Display(distance);        
        // 延时一段时间，避免频繁触发
        Delay(100);
    }
}

3. 中断处理

void Timer0_ISR(void) interrupt 1 {
    // 处理定时器0中断，用于精确测量渡越时间
    TH0 = 0x00;
    TL0 = 0x00;
    
    // 记录时间
    time++;
}

调试与测试

1. 硬件调试

• 确认各模块电路连接正确

• 使用示波器监测超声波发射与接收信号

• 调整CX20106A的放大与滤波参数，确保回波信号的稳定性

2. 软件调试

• 验证温度传感器的数据读取是否准确

• 测试渡越时间的计算精度

• 校准声速修正算法，确保距离计算的准确性

3. 综合测试

• 在不同环境温度下测试测距仪的精度和稳定性

• 测试不同距离范围内的测量误差

结论

本文详细介绍了基于渡越时间检测法的超声波测距仪设计方案，采用AT89C52单片机、CX20106A红外线接收处理芯片以及DS18B20温度传感器，实现了高精度、稳定的距离测量。通过合理的硬件电路设计和软件算法优化，测距仪能够在不同环境温度下保持较高的测量精度。该设计方案具有成本低、易于实现的特点，适合用于各种测距应用场合。

参考文献

1. 《AT89C52单片机数据手册》

2. 《CX20106A红外线接收处理芯片应用指南》

3. 《DS18B20温度传感器技术手册》

4. 《超声波测距技术原理与应用》

以上是基于渡越时间检测法、AT89C52单片机、CX20106A红外线接收处理芯片和DS18B20温度传感器的超声波测距仪设计方案。希望对相关领域的研究和应用有所帮助。