仪器仪表用户2．1

AT89S52单片机最小系统

主控制器主要由单片机AT89S52、振荡器和复

□科研设计成果□

位电路3部分组成，它是单片机工作的必要组成部分，又称为单片机最小系统。它是整个测距系统的也是整个系统的核心部分。在测距系统控制中枢，

中发挥重要的作用：控制超声波的发射；处理超声波接收电路信号；时间转化成距离的数据处理；步进电机的控制；GPS信息的处理；发送位置信息到LCD去显示等。AT89C52单片机，是一种低功耗、高性能的含有8k字节快闪可编程/擦除只读存储8位数据总线器的单片机，计数精度达μs，

［3］

。有

图2

超声波发射接收电路

能同时进行串行一个可编程全双工串行通信接口，

发送和接收。2．2

超声波测距系统

超声波是指频率高于20kHz的机械波。超声波

超声波在均匀媒质里的传播速度测距的主要原理是，

不随声波频率的变化而变化，只要计算出超声一定，

波从A地传播到B地的时间，就能计算出AB两地之间的距离

［4］

2．3步进电机控制系统

步进电机是纯粹的数字控制电动机。它将电脉

冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电机

［5］就转动一个角度，因此非常适合于单片机控制。通过单片机按顺序给绕组施加有序的脉冲电流，就可

。为了以超声波作为检测手段，必须产

生超生波和接收超声波。超声波测距系统包括超声

波发射电路，超声波接收电路，这两个电路主要由LM386和CX20106A这两块芯片及其外部电路组成。LM386具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点，利用LM386的驱动放大功能将单片机产生的40kHz方波使得硬件电路相对简单。CX20106A是一放大输出，

款红外线检波接收的集成电路，考虑到红外遥控常用的载波频率38kHz与测距超声波频率40kHz较为

可以利用它作为超声波检测电路。实验证明，接近，

它其具有很高的灵敏度和较强的抗干扰能力。

单片机AT89S52控制振荡源发出40kHz的脉冲信号，由于单片机端口产生的方波信号太弱了，需放大该信号。放大后的脉冲信号驱动超声波发送器，发出超声波。单片机在发送第一个超声波脉冲的同时启动定时器T0计时，工作在方式1。当超声波遇到该回波被超声波接收器接收。超障碍物后产生回波，

声波接收电路通过超声波传感器接收回波信号并将其滤波放大，之后将放大的信号整形为数字信号，作为中断信号送STC89C52RC外中断器，使其产生中断，关闭定时器，停止计时。这样可以得到从发射超声波到接收到超声波的时间T。然后利用公式S=CT/2求出被测距离，还要通过程序进行距离值的修正，然后将距离数值送LCD显示。超声波发射接收电路，如图2所示

。

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以控制电机的转动，从而实现数字—角度的转换。转

动的角度大小与施加的脉冲数成正比，转动的速度与脉冲频率成正比，而转动方向则与脉冲的顺序有关。单片机将超声波的测量值与实际要控制的距离值进行比较，然后驱动步进电机正反转控制，达到距离控制的目的。图3显示了步进电机的控制电路。由单

P1．2、P1．3、P1．4发出的控制信号经光电片机P1．1、

IN2、IN3、IN4隔离后分别向驱动芯片L298N的IN1、

端口，经过L298N的整流放大，将单片机发送来的弱

电信号转化为步进电动机正常运行所需的一定幅值

再由其输出口OUT1－OUT4输出到步的脉冲信号，

进电动机，而OUT1－OUT4分别接步进电动机的A、

B、/A、/B，从而驱动步进电动机运行

。

图3步进电机控制图

2．4

GPS定位系统

GPS优点很多，如全天候、全球覆盖、三维定速定

EIC

Vol．18

2011

No．5

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