基于单片机的超声波液位测量毕业设计

摘要

本文利用超声波传输中距离与时间的关系采用C8051F410单片机进行控制及数据处理设计出了能精确测量点间距离的超声波测距仪，利用所设计出的超声波测距仪可应用于汽车倒车、建筑工地以及一些工业现场的位置监控以及液位、井深、管道长度的测量等现场。本测距仪能较精确测量被测物与测距仪之间的距离。

在分析国内外单片机超声波测距仪相关技术的基础上，结合最新研究成果，对超声波测距系统的研制进行了深入探讨和研究。该系统分为测距模块、系统控制模块和显示报警模块，并分别对其进行方案分析，构建了单片机超声波测距仪构架和设计方案,在硬件电路中，详细阐述了运用单片机技术实现超声波测距的原理，分析了以单片机为主控单元的系统硬件和软件设计，并对该系统进行了试验和误差分析，给出了本系统的稳定性指标。关键词：C8051F单片机，超声波，LED,收发电路

Abstract

This text make use of the super voice wave deliver intermediate range and time of relation adoption the C8051 F410 list slice the machine carry on control and data processing design ability precision measure super voice that order distance wave range finder, make use of design of super voice wave range finder can application reverse the car at the car, building land and some industry the spot of position supervision and liquid, well deep, piping length of measure etc. the spot.This range finder ability more precision measure is measured an of thing and range finder of distance.

At analysis domestic and international list slice machine super voice wave the range finder be related technique of foundation up, combine latest research result, to super voice wave measure to be apart from system of developped to carry on thorough study and research.It's system's turn to is divided into measure to be apart from a mold piece, system control mold piece and manifestation report to the police a mold piece, and difference as to it's carry on a project analysis, set up list slice machine super voice wave range finder frame and design project, in the hardware electric circuit, detailed elaborated an usage list slice machine technique realization super voice wave the principle which measure to be apart from, analysis with list slice machine for lord control system hardware and software of unit design, and rightness should the system carried on to experiment with error margin analysis, give the stability index sign of this system. Keywords: The C8051 F, super voice the wave, the LED, receive and dispatch electric circuit

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导师签名：日期：年月日

目录

摘要...................................................................... I Abstract ................................................................... II 1 绪论 (1)

1.1 问题的提出和课题的研究意义 (1)

1.2测距仪的现状及超声波测距优势 (1)

1.3超声波测距仪的研究现状及发展趋势 (2)

2 超声波测距原理概述 (3)

2.1超声波的发展史 (3)

2.1.1超声波的含义及其应用 (3)

2.1.2超声波的含义及其应用 (3)

2.1.3国际方面 (4)

2.1.4国内方面 (4)

2.2超声波的特点 (5)

2.3超声效应 (5)

2.4超声波测距的优势和原理 (6)

2.5超声波传感器 (7)

2.5.1 超声波发生器及其原理 (7)

2.5.2单片机超声波测距系统构成 (8)

3 超声波硬件设计方案 (8)

3.1 C8051F410单片机 (9)

3.1.1 系统概述 (9)

3.1.2 C8051F的特点 (10)

3.1.3 C8051F单片机增加的功能 (10)

3.1.4 C8051F单片机的引脚图 (11)

3.2 超声波测距系统构成 (11)

3.2.1 设计的思路 (11)

3.2.2 设计的重点与难点 (13)

3.3硬件设计的原理图 (14)

3.3.1 MCU及其超声波驱动电路 (14)

3.3.2 蜂鸣器电路 (14)

3.3.3 40KHZ超声波接收处理电路 (15)

3.3.4 显示电路 (17)

4 系统软件设计 (18)

4.1 主程序编制及流程图 (18)

4.2 中断服务程序的流程图 (19)

4.3 信号处理程序 (19)

4.4 程序中有关存储器、寄存器及标志位的内容及用途 (20)

5 调试及性能分析 (20)

5.1 焊接注意事项 (20)

5.2 硬件调试 (21)

5.3 软件调试 (21)

5.3 性能分析 (23)

参考文献 (24)

结束语 (25)

致谢 (27)

附录I 硬件原理图 (28)

附录II元器件清单 (30)

附录III 程序清单 (32)

1 绪论

1.1 问题的提出和课题的研究意义

随着科学技术的快速发展，超声波将在测距仪中的应用越来越广泛。但就目前技术水平来讲，人们可以利用的测距技术还十分的有限。因此，这是一个正在蓬勃发展而有无限前景的技术及产业领域。展望未来，超声波测距仪作为一种新型的非常重要有用的工具在各方面都将有很大的发展空间，它将朝着更加高定位、高精度的方向发展，以满足日益发展的社会需求，如声纳的发展趋势基本为：研制具有更高定位精度的被动测距声纳，以满足水中武器实施全隐蔽攻击的需要；继续发展采用低频线谱检测的潜艇拖曳线列阵声纳，实现超远程的被动探测和识别；研制更适合于浅海工作的潜艇声纳，特别是解决浅海水中目标识别问题；大力降低潜艇自身噪声，改善潜艇声纳的工作环境。毋庸置疑，未来的超声波测距仪将于自动化智能化接轨，与其他的测距仪集成和融合，形成多测距仪。随着测距仪的技术进步，测距仪将从具有单纯判断功能发展到具有学习功能，最终发展到具有创造力。在新的世纪里面貌一新的测距仪将发挥更大是的作用。

近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。

本文的研究，就是以超声波为测量工具，通过C8051F410单片机的控制，经过一系列转换、放大电路组成超声波测距仪以实现对处于黑暗、有灰尘、烟雾、电磁干扰、有毒等恶劣的环境中的被测物的测量。以解除操作员用常规手段测量距离带来的不便以及危险，提高测量的安全性。

1.2测距仪的现状及超声波测距优势

随着科学技术的发展和工业生产水平的提高，石油、化工、机械、汽车工业等各类工业都得到了迅猛的发展，但随之而来的技术落后严重制约着工业的发展步伐，其中，距离的测量尤为突出。

目前国内一般使用专用集成电路设计超声波测距仪，但是专用集成电路的成本很高，并且显示距离也比较困难，操作使用也不是很方便，而本设计研究的测

距器成本低廉，性能优良，市场前景极为广阔，对提高我国超声波测距工业实际水平，具有较大的意义，在整个距离变化过程中自动测量距离的远近，并用数字显示出来，在距离到极限距离时会发出急促的警告声，提醒操作员注意采取措施。本设计对于被测物处于黑暗、有灰尘、烟雾、电磁干扰、有毒等恶劣的环境下有一定的适应能力。因此在距离测量、机械手控制、车辆自动导航、物体识别等方面有广泛应用。特别是应用于空气测距，由于空气中波速较慢，其回波信号中包含的沿传播方向上的结构信息很容易检测出来，具有很高的分辨力，因而其准确度也较其它方法为高;而且超声波传感器具有结构简单、体积小、信号处理可靠等特点。

超声波距离测量仪能测量并显示液位的高度,同时用间歇嘟嘟声报警,间歇时间随障碍物距离缩短而缩短。操作员不但可以直接观察被显示的距离,还可以用听觉判断距离的远近。

利用超声测距技术与单片机设计制作出超声波距离测量仪。该系统在常见的距离测量装置的基础上采用计算机控制技术和超声波测距技术，通过显示距离的远近并根据其距离远近实时发出报警，解除了操作员用常规手段测量距离带来的不便以及危险，提高了测量的安全性。

1.3超声波测距仪的研究现状及发展趋势

随着工业水平飞速发展以及人民对物质需求水平的不断提高超声波测距仪作为一种新型的距离测量方式已经被越来越多的行业所应用。

同时由于本设计有着对于被测物处于黑暗、有灰尘、烟雾、电磁干扰、有毒等恶劣的环境下有一定的适应能力特别是应用于空气测距，由于空气中波速较慢，其回波信号中包含的沿传播方向上的结构信息很容易检测出来，具有很高的分辨力，因而其准确度也较其它方法为高，而且超声波传感器具有结构简单、体积小、信号处理可靠等特点。相信在不久的将来超声波测距将会更加广阔的应用前景。

在工业生产中超声波测量占据着极为重要的地位，具有广阔的应用领域液位测量数据是实际生产和过程控制的重要参数储液罐储存液体的总量就是利用液位测量进行管理和控制的。

超声波液位测量技术在石油、化工等工业领域中得到广泛应用，阐述了该技

术涉及的传感器结构、安装方式、远程控制及信号处理软件等方面的进展，随着网络通信技术的应用，预计该技术将向数字网络是的灌区液位定位系统发展。

2 超声波测距原理概述

2.1超声波的发展史

2.1.1超声波的含义及其应用

当物体振动时会发出声音，科学家们将每秒振动的次数称为声音的频率，他的单位是HZ。我们人类耳朵能听到声波频率为20-20000HZ，当声波的频率大于20000HZ或小于20HZ时，我们便听不到。因此我们把频率高于20000HZ的声波称为超声波。

2.1.2超声波的含义及其应用

超声效应已广泛用于实际，主要有如下几方面：

(1)超声检验。超声波的波长比一般声波要短，具有较好的方向性，而且能透过不透明物质，这一特性已被广泛用于超声波探伤、测厚、测距、遥控和超声成像技术。超声成像是利用超声波呈现不透明物内部形象的技术。把从换能器发出的超声波经声透镜聚焦在不透明试样上，从试样透出的超声波携带了被照部位的信息，经声透镜汇聚在压电接收器上，所得电信号输入放大器，利用扫描系统可把不透明试样的形象显示在荧光屏上，上述装置称为超声显微镜。声全息术是利用超声波的干涉原理记录和重现不透明物的立体图像的声成像技术。用同一超声信号源激励两个放置在液体中的换能器，它们分别发射两束相干的超声波：一束透过被研究的物体后成为物波，另一束作为参考波。物波和参考波在液面上相干叠加形成声全息图，用激光束照射声全息图，利用激光在声全息图上反射时产生的衍射效应而获得物的重现，通常用摄像机和电视机作实时观察。

(2)超声处理。利用超声的机械作用、空化作用、热效应和化学效应，可进行超声焊接、钻孔、固体的粉碎、乳化、脱气、除尘、去锅垢、清洗、灭菌、促进化学反应和进行生物学研究等，在工矿业、农业、医疗等各个部门获得了广

泛应用。

(3)基础研究。超声波作用于介质后，在介质中产生声弛豫过程，声弛豫过程伴随着能量在分子各自电度间的输运过程，并在宏观上表现出对声波的吸收（见声波）。通过物质对超声的吸收规律可探索物质的特性和结构，这方面的研究构成了分子声学这一声学分支。对频率在1012赫兹以上的超声波，波长可与固体中的原子间距相比拟，此时必须把固体当作是具有空间周期性的点阵结构。点阵振动的能量是量子化的，称为声子（见固体物理学）。特超声对固体的作用可归结为特超声与热声子、电子、光子和各种准粒子的相互作用。对固体中特超声的产生、检测和传播规律的研究，以及量子液体——液态氦中，声现象的研究构成了近代声学的新领域——量子声学。

2.1.3国际方面

自19世纪末到20世纪初，在物理学上发现了压电效应与反压电效应之后，人们解决了利用电子学技术产生超声波的办法，从此迅速揭开了发展与推广超声技术的历史篇章。

1922年，德国出现了首例超声波治疗的发明专利。

1939年发表了有关超声波治疗取得临床效果的文献报道。

40年代末期超声治疗在欧美兴起，直到1949年召开的第一次国际医学超声波学术会议上，才有了超声治疗方面的论文交流，为超声治疗学的发展奠定了基础。1956年第二届国际超声医学学术会议上已有许多论文发表，超声治疗进入了实用成熟阶段。

2.1.4国内方面

国内在超声治疗领域起步稍晚，于20世纪50年代初才只有少数医院开展超声治疗工作，从1950年首先在北京开始用800KHz频率的超声治疗机治疗多种疾病，至50年代开始逐步推广，并有了国产仪器。公开的文献报道始见于1957年。到了70年代有了各型国产超声治疗仪，超声疗法普及到全国各大型医院。

40多年来，全国各大医院已积累了相当数量的资料和比较丰富的临床经验。特别是20世纪80年代初出现的超声体外机械波碎石术和超声外科，是结石症治疗史上的重大突破。如今已在国际范围内推广应用。高强度聚焦超声无创外科，已使超声治疗在当代医疗技术中占据重要位置。而在21世纪(HIFU)超声聚焦外

科已被誉为是21世纪治疗肿瘤的最新技术。

2.2超声波的特点

(1)超声波在传播时，方向性强，能量易于集中。

(2)超声波能在各种不同媒质中传播，且可传播足够远的距离。

(3)超声波与传声媒质的相互作用适中，易于携带有关传声媒质状态的信息（诊断或对传声媒质产生效应）。

超声波是一种波动形式，它可以作为探测与负载信息的载体或媒介（如B超等用作诊断）。

声波同时又是一种能量形式，当其强度超过一定值时，它就可以通过与传播超声波的媒质的相互作用，去影响，改变以致破坏后者的状态，性质及结构（用作治疗）。

2.3超声效应

当超声波在介质中传播时，由于超声波与介质的相互作用，使介质发生物理的和化学的变化，从而产生一系列力学的、热的、电磁的和化学的超声效应，包括以下4种效应：

(1)机械效应。超声波的机械作用可促成液体的乳化、凝胶的液化和固体的分散。当超声波流体介质中形成驻波时 ,悬浮在流体中的微小颗粒因受机械力的作用而凝聚在波节处，在空间形成周期性的堆积。超声波在压电材料和磁致伸缩材料中传播时，由于超声波的机械作用而引起的感生电极化和感生磁化（见电介质物理学和磁致伸缩）。

(2)空化作用。超声波作用于液体时可产生大量小气泡。一个原因是液体内局部出现拉应力而形成负压，压强的降低使原来溶于液体的气体过饱和，而从液体逸出，成为小气泡。另一原因是强大的拉应力把液体“撕开”成一空洞，称为空化。空洞内为液体蒸汽或溶于液体的另一种气体，甚至可能是真空。因空化作用形成的小气泡会随周围介质的振动而不断运动、长大或突然破灭。破灭时周围液体突然冲入气泡而产生高温、高压，同时产生激波。与空化作用相伴随的内摩擦可形成电荷，并在气泡内因放电而产生发光现象。在液体中进行超声处理的技术大多与空化作用有关。

(3)热效应。由于超声波频率高，能量大，被介质吸收时能产生显著的热效

应。

(4)化学效应。超声波的作用可促使发生或加速某些化学反应。例如纯的蒸馏水经超声处理后产生过氧化氢；溶有氮气的水经超声处理后产生亚硝酸；染料的水溶液经超声处理后会变色或退色。这些现象的发生总与空化作用相伴随。超声波还可加速许多化学物质的水解、分解和聚合过程。超声波对光化学和电化学过程也有明显影响。各种氨基酸和其他有机物质的水溶液经超声处理后，特征吸收光谱带消失而呈均匀的一般吸收，这表明空化作用使分子结构发生了改变。2.4超声波测距的优势和原理

由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。超声测距是一种非接触式的检测方式。与其它方法相比，如电磁的或光学的方法，它不受光线、被测对象颜色等影响。对于被测物处于黑暗、有灰尘、烟雾、电磁干扰、有毒等恶劣的环境下有一定的适应能力。因此在液位测量、机械手控制、车辆自动导航、物体识别等方面有广泛应用。特别是应用于空气测距，由于空气中波速较慢，其回波信号中包含的沿传播方向上的结构信息很容易检测出来，具有很高的分辨力，因而其准确度也较其它方法为高;而且超声波传感器具有结构简单、体积小、信号处理可靠等特点。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求。

超声波测距的方法有多种，本超声波测中系统的原理为: 检测出从超声波发射器发出的超声波，经气体介质的传播到接收器的时间，将这个时间与气体中的声速相乘，就是声波传输的距离。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时单片机开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度随温度变化，其对应值如表2.1 ，根据计时器记录的时间t (见图2.1)，就可以计算出发射点距障碍物的距离( s )，即: s = v t / 2 。

表2.1 声速与温度的关系

图2.1 超声波测距时序图

2.5超声波传感器

2.5.1 超声波发生器及其原理

为了研究和利用超声波，人们已经设计和制成了许多超声波发生器。总体上讲，超声波发生器可以分为两大类: 一类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波。电气方式包括压电型、磁致伸缩型和电动型等; 机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。它们所产生的超声波的频率、功率和声波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前较为常用的是压电式超声波发生器。

压电型超声波传感器的工作原理：它是利用压电效应的原理，压电效应有逆效应和顺效应，超声波传感器是可逆元件，超声波发送器就是利用压电逆效应的原理。所谓压电逆效应如图2.2所示，是在压电元件上施加电压，元件就变形，即称应变。若在图a所示的已极化的压电陶瓷上施加如图b所示极性的电压，外部正电荷与压电陶瓷的极化正电荷相斥，同时，外部负电荷与极化负电荷相斥。由于相斥的作用，压电陶瓷在厚度方向上缩短，在长度方向上伸长。若外部施加的极性变反，如图c所示那样，压电陶瓷在厚度方向上伸长，在长度方向上缩短。

图2.2压电逆效应图

2.5.2单片机超声波测距系统构成

图2.3 超声波测距系统框图

单片机C8051F410发出短暂的40kHz信号，经放大后通过超声波换能器输出；反射后的超声波经超声波换能器作为系统的输入，锁相环对此信号锁定，产生锁定信号启动单片机中断程序，读出时间t，再由系统软件对其进行计算、判别后，相应的计算结果被送至LCD液晶屏进行显示。

限制超声波系统的最大可测距离存在四个因素：超声波的幅度、反射物的质地、反射和入射声波之间的夹角以及接收换能器的灵敏度。接收换能器对声波脉冲的直接接收能力将决定最小可测距离。

3 超声波硬件设计方案

按照系统设计的功能的要求，初步确定设计系统由单片机主控模块、显示模块、超声波发射模块、接收模块共四个模块组成。

单片机使用51系列的C8051F410单片机，该单片机工作性能稳定，同时也是在单片机课程设计中经常使用到的控制芯片。

发射电路由单片机输出端直接驱动超声波发送。接收电路使用三极管组成的

放大电路，该电路简单，调试工作小较小。

图3.1 系统设计框图

硬件电路的设计主要包括单片机系统及显示电路、超声波发射电路和超声波接收电路三部分。单片机的晶振采用12MHz 高精度的晶振，以获得较稳定时钟频率，减小测量误差。通过单片机的P0.3端口输出超声波换能器所需的

40kHz 的方波信号，

P0.5端口监测超声波接收电路输出的返回信号。显示电路采用当下最流行的汉显LCD 液晶显示屏，显示控制线接入单片机的P2.2、P2.3、P2.4、P2.5、

P2.6端口，显示控制总线接入单片机的 P1.0、 P1.2、P1.3、P1.4、P1.5、P1.6端口以实现超声波测距信号的显示。

超声波接收头接收到反射的回波后，经过接收电路处理后，向单片机P0.5输入一个低电平脉冲。单片机控制着超声波的发送，超声波发送完毕后，立即启动内部计时器T0计时，当检测到P0.5由高电平变为低电平后，立即停止内部计时器计时。单片机将测得的时间与声速相乘再除以2即可得到测量值，最后经液晶显示屏将测得的结果显示出来。 3.1 C8051F410单片机

3.1.1 系统概述

C8051F 系列器件是完全集成的混合信号系统级MCU 芯片，有真正的12位多通道ADC(F206),8位多通道ADC(F220/1/6)或没有ADC ，每种器件都有与8051兼容的CIP-51微控制器内核和8K 字节的FLASH 存储器，还有硬件实现的UART 和SPI 串行接口，该系列器件22或32个通用I/O 引脚，其中一些引脚用于数字外设接口，任何一个端口引脚都可以配置为ADC 的模拟

输入。采用流水线结构，单周期指令运行速度是8051的12倍，全指令集成运行速度是原来的9.5倍。

片内还集成了VDD监视器，WDI,和时钟振荡器，片内FLASH存储器还具有在系统重新编程能力，并可用于非易失性数据存储，可以关闭任何一个或全部外设以节省功耗。所有器件都有256字节的SRAM，F206/226/236还另有1024字节的RAM.

片内JTAG调试支技功能允许使用安装在最终应用系统上的产品MCU进行非侵入式（不占用片内资源）全速系统调试。该调试系统支持观察和修改存储器和寄存器，支持断点，观察点，单步及运行和停机命令。在使用JTAG调试时，所有的模拟和数字外设都可全功能运行。

每个MCU都可以在工业温度范围内用2.7V-3.6V的电压工作，有48脚TQFP和32脚LQFP封装端口I/O容许5V的输入信号。

3.1.2 C8051F的特点

(1)高速流水线结构的8051与MCS-51指令集完全兼容

(2)4个8位宽的I/O端口

(3)峰值速度达25MIPS（时钟为25MHZ时）

(4)全速非侵入式的在系统调试接口片内，真正12位（8051F020）,或10位C8051F02213 100KSPS的8位通道ADC带PGA和模拟多路开关。

(5)0~25MHZ的时钟频率

(6)电源管理方式

(7)可选的1024字节XRAM

(8)8K字节FLASH程序存储器

(9)片内看门狗定时器，VDD监视器和温度传感器。

3.1.3 C8051F单片机增加的功能

在CIP-51内核的内部和外部有几项关键性的改进，提高了整体性能更易于在最终应用中使用。

扩展的中断系统向CIP-51提供22个中断源，标准（8051只有7个中断源）允许大量的模拟和数字外设中断微控制器，一个中断驱动的系统需

要较少的MCU干预，却有更高的执行效率，在设计一个多任务实时系统时，这些增加的中断源是非常有用的。

MCU可有多达6个复位源;一个片内VDD监视器，一个看门狗定时器，一个时钟丢失检测器，一个由比较器0提供的电压检测器，一个软件强制复位以及外部复位引脚，/RST引脚是双向的可接受外部复位或将内部产生的上电复位信号输出到/RST引脚，通过将MONE引脚拉为高电平来使能片内VDD监视器除了VDD 监视器和复位输入引脚以外，每个复位源都可以由用户软件禁止。在一次上电复位之后的MCU初始化期间，WDT可以一直被允许。

C8051F020内部电路包括CIP-51微控制器内核及RAM, RO, I/O口，定时/计数器。ADC, DAC, PCA, SPI和SMBVS等部件。即把计算机的基本组成单元以及模拟和数字外设集成在一个芯片上，构成一个完整的片上系统（SOS）.

3.1.4 C8051F单片机的引脚图

图3.2 C8051F单片机的引脚图

3.2 超声波测距系统构成

3.2.1 设计的思路

本系统的设计思想是采用以C8051F单片机为核心，来设计一种低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪。

超声波测距可测出回波和发射脉冲之间的时间间隔，利用S=Ct/2就可以算

出距离, 再在LCD上显示出来。当然还可以设置若干个键，以用来控制电路的工作状态。限制的最

表3.1 C8051F单片机引脚和封装定义

大可测距离存有四个因素:超声波的幅度，反射面的质地，反射面和入射声波之间的夹角以及接收换能器的灵敏度。接收换能器对声波脉冲的直接接收能力将决定最小的可测距离。

根据设计要求并综合各方面因素，采用C8051F单片机作为主控制器，用动态扫描法实现LCD液晶屏数字显示，超声波驱动信号可以用单片机的定时器和计数器来完成。

3.2.2 设计的重点与难点

本设计的任务是设计一个超声波测距仪，可以应用于汽车倒车位置监控，也可用于如液位、井深、管道长度的测量等场合。测量范围在0-1m，测量精度1-2cm，测量时与被测物体无直接接触，能够清晰稳定地显示测量结果。

系统组成的设计：各部分硬件的选取很有讲究，要十分合理。

设计的难点是：

(1)超声波信号的接收、发射的设计

(2)显示电路设计

(3)流程图及程序的设计

3.3硬件设计的原理图

3.3.1 MCU及其超声波驱动电路

图3.3 MCU及其超声波驱动电路图

电路如图3.3所示。图为超声波测距仪的MCU及其超声波驱动电路原理图，图中采用C8051F单片机作为主控制器，通过单片机的P0.3端口输出超声波换能器所需的的方波信号，信号又经过两极74LS04反相器后驱动超声波探头发射超声波。P0.3口控制两个反相器。P0.3输出高电平时，两个反相器通路，发射40KHZ 超声波；P0.3输出低电平时，停止发射。反相器的作用是防止单片机初始化时超声波探头瞬间动作。

3.3.2 蜂鸣器电路

电路如图3.4所示。通过供电电路给蜂鸣器电路供+5V电源，接入蜂鸣器BEER 的第一引脚作为供电电源。蜂鸣器的第二引脚接入三极管S8050的集电极同时将S8050的发射极接地，然后有单片机的P2.1控制S8050做蜂鸣器的开关使用。当单片机发出高电平是三极管导通，蜂鸣器发出声音；当单片机P2.1口发出低电平时蜂鸣器不发声。