超声波水位传感器设计论文(19)

4系统的硬件电路结构设计

超声波测距仪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

射电路和超声波检测接收电路三部分。单片机采用AT89S52，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。单片机用P1.0端口输出超

声波发射器所需的40kHz的方波信号，利用外中断0口监测超声波接收电路输

出的返回信号。显示电路采用简单实用的四位共阴LED动态扫描显示。超声波

发射电路主要由74LS00和超声波发射器T-40构成，单片机P1.0端口输出的

40kHz的方波信号一路经一级与非门后送到超声波发射器的一个电极，另一路

经两级与非门后送到超声波发射器的另一个电极，用这种推换形式将方波信号

加到超声波换能器的两端，可以提高超声波的发射强度。压电式超声波换能器

是利用压电晶体的谐振来工作的。超声波换能器内部有两个压电晶片和一个换

能板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压

电晶片会发生共振，并带动共振板振动产生超声波，这时它就是一个超声波发

生器；反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压

电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收换能器。

超声波检测接收电路主要是由集成电路CX20106A组成，它是一款红外线检

波接收的专用芯片，常用于电视机红外遥控接收器。考虑到红外遥控常用的载

波频率38 kHz与测距的超声波频率40 kHz较为接近，可以利用它制作超声波

检测接收电路。实验证明用CX20106A接收超声波(无信号时输出高电平)，具有

很好的灵敏度和较强的抗干扰能力。

4.1 各芯片功能特点简介

4.1.1 52系列单片机的功能特点

At89s52 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编

程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非 易失性存储器技术制造，与工业

80C51 产品指令和引脚完 全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，

亦适于 常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统 可编程

Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提 供高灵活、超有效的解决

方案。该系列单片机引脚与封装如图4.1所示。