一款基于AT89C51的超声波测速系统设计

调节，通过在VCC和GND之间接一个10K多圈可调电阻，中间抽头接VL，可实现液晶对比度的调节;液晶的控制线RS、R/W、E分别接单片机的P2.5、P2.6、P2.7;数据口接在单片机的P0口;BL+、BL-为液晶背光电源。液晶LCD1602具有超雹功耗低、体积小等优点，被广泛用于低功耗电子产品和智能仪表中。

3 系统软件设计

超声波测速的软件设计主要南主程序、超声波发生子程序、超声波接收程序、物体运动速度程序以及显示子程序几部分组成，采用C语言编程。

设计的超声波测速系统同时具有时差法以及频差法测速，对单片机进行初始化之后，调用发射子程序，单片机产生40kHz方波，由P1.0口输出，经超声波发射电路由B1输出，同时定时器T0开始计时，当超声波信号碰到物体反射回来后，当接收器收到回波信号时定时器T0停止工作，同时启动定时器T1，当下一个上升沿到来时，定时器T1停止计时，根据P3.2口为低电平时定时器T0的计时停止，存储T0的数据为△t1，同时启动定时器T1，当P3.2电平跳变为高电平后下一个低电平到来时，T1定时停止，并存储T1数据为t，T0重复计时得数据△t2。得到定时器数据后，利用定时器T0的两次时间记录采用时差法求出物体运动速度，而利用定时器1的时间记录则可以得出回波信号的频率，进而利用频差原理求出物体速度。超声波测速的主程序流程图如图6所示。

4 系统性能分析

4.1 时差法测速

在时差法测速过程中，40 kHz的方波其波长为25μs，根据超声波测速系统的要求，当测量距离在10m以下时，设此时的声速为340m/s，则对于时差法的两次发射与接收所耗时间可以控制在0.09 s以内，系统可以实现测量周期不超过0.1 s的设计要求。

4.2 频差法测速

在频差法测速时，捕捉回波信号的周期，其测量的精度损失主要来源于电路以及持续运行速度，另一影响测量精度因素是环境温度的波动，在一般情况下温度相对恒定，所以测量精度相对较高，系统可以实现预期的精度要求0.1 m/s，其测量周期在测量距离不超过30 m的情况下，设声速为340 m/s，其测量周期小于0.09 s，符合测速系统的设计要求。

5 结论

文中提出了超声波时差法和频差法同时测量速度种的方法。系统以单片机AT89C51为核心，将时差法测速和频差法测速集成在同一套系统中，并完成系统的硬件电路与软件的设计。分析表明，这套系统软硬件设计合理、抗干扰能力强、实时性良好，经过系统扩展和升级，可以有效地解决汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控。