基于ATMEGA8的高精度超聲波測距儀設(shè)計
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2．1 超聲波測距系統(tǒng)硬件設(shè)計
結(jié)合應(yīng)用要求，根據(jù)超聲波測距原理，以ATMEG8單片機(jī)為核心，利用專用時間數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片TDC—GP21為測量環(huán)節(jié)，設(shè)計制作超聲波測距電路。
控制芯片選用ATMECA8。ATMEGA8是一款采用低功耗CMOS工藝生產(chǎn)的基于AVR R ISC結(jié)構(gòu)的8位單片機(jī)，自帶SPI接口，可以達(dá)到接近1 MIPS／M的性能，運(yùn)行速度比普通CISC單片機(jī)高出10倍。
超聲波測量部分由TDC—GP21、超聲波探頭、發(fā)射控制電路、溫度傳感器、超聲波信號處理電路等組成。TDC—GP21是一種高精度時間數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片，是精密計時系統(tǒng)的核心器件。TDC—GP21內(nèi)部主要由脈沖發(fā)生器、數(shù)據(jù)處理單元ALU、時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元TDC、溫度測量單元、時鐘控制單元、配置寄存器以及與單片機(jī)相接的SPI接口組成。計時芯片配置電路如圖2所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/193040.htm
溫度測量選用Dallas公司的DS18B20數(shù)字式溫度傳感器，它通過輸出9位二進(jìn)制數(shù)字來直接表示所測量的溫度值，溫度值是通過DS18B20的數(shù)據(jù)總線直接輸入CPU，無需A／D轉(zhuǎn)換，而且讀寫指令和溫度轉(zhuǎn)換指令都是通過數(shù)據(jù)總線傳入DS18B20，無需外部電源。
在超聲波測距系統(tǒng)中，ATMEGA8單片機(jī)為核心控制器件，控制對超聲波的采樣、數(shù)據(jù)處理、存儲、顯示及通信等。ATMEGA8單片機(jī)通過自帶SPI接口對TDC—GP21芯片進(jìn)行控制，完成對TDC-GP21芯片功能配置選擇。在配置完成后，TDC-CP21芯片能產(chǎn)生一組頻率為1 MHz的超聲波，1 MHz超聲波送到超聲波換能器驅(qū)動探頭。接收探頭收到的回波經(jīng)過開關(guān)電路，進(jìn)入超聲波調(diào)理電路進(jìn)行信號的處理，該測量回波返回到TDC-GP21芯片，TDC—GP21芯片判斷接收到回波后結(jié)束測量，同時通過中斷通知ATMEA8單片機(jī)，ATMECA8單片機(jī)讀取測時時間。ATMEGA8單片機(jī)讀取TDC-GP21芯片測時數(shù)據(jù)后，通過1-wire總線控制DS18B20測量當(dāng)前溫度，引入溫度校正功能對單片機(jī)計算得到的距離進(jìn)行修正，得到最終測量結(jié)果并通過LCM141液晶顯示，同時對最終結(jié)果保存，液晶顯示數(shù)據(jù)可通過鍵盤電路進(jìn)行選擇。
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