关于硬件电路的方案设计

在设计之初，有一下几种设计方案。一种设计方案是以MCS-51为核心控制器；另一种设计方案是以AT89C8051为核心控制器；最后一种设计方案是以AT89C2051为核心控制器。之所以最终选用AT89C2051为控制器是以为AT89C2051是一个2k字节可编程EPROM的高性能微控制器。它与工业标准MCS-51的指令和引脚兼容，因而是一种功能强大的微控制器，它对很多嵌入式控制应用提供了一个高度灵活有效的解决方案。AT89C2051有以下特点：2k字节EPROM、128字节RAM、15根I/O线、2个16位定时/计数器、5个向量二级中断结构、1个全双向的串行口、并且内含精密模拟比较器和片内振荡器，具有4.25V至5.5V的电压工作范围和12MHz/24MHz工作频率，同时还具有加密阵列的二级程序存储器加锁、掉电和时钟电路等。此外，AT89C2051还支持二种软件可选的电源节电方式。空闲时，CPU停止，而让RAM、定时/计数器、串行口和中断系统继续工作。可掉电保存RAM的内容，但可使振荡器停振以禁止芯片所有的其它功能直到下一次硬件复位。

超声波测距系统的测距原理与光波测距原理及雷达测距原理是类同的。但由于声波速度远远低于光波速度，因此很易用脉冲数量作为计时的当量，其精度已能满足工程实用。考虑到在实际测量中，温度的变化对超声波传播速度v有较大影响，因此，我们在本设计中采取温度补偿措施，即利用温度传感器实时测量环境温度，再根据超声波传播速度与温度的数学补偿公式，采取软件编程的方式予以科学合理的补偿，大大减少了温度变化对测量的影响，提高了测量精度。由此可见，我们设计的超声波测距系统具有很高的实际应用价值。另一方面，比较上一章中的设计系统来说，在实现计数功能的设计方面，我们用CPLD芯片取代了单片机外围扩展硬件电路，提高了计数的稳定性、可靠性、精确度，从而提高了超声波往返时间t的测量精度。根据超声波的测距数学公式:L=1/2vt，可以知道，我们的设计通过提高了变量v和t的测量精度，最终达到了提高从测距精度的目的。