51单片机超声波测距仪设计+电路图+原理图(5)
使用CX20106A存在的优缺点如下：
优点：简单易用，电路简单，减少了生产调试的麻烦。
缺点：必须保证接收到的信号为40KHz，否则无法解调出。
2.5 显示电路的设计
显示模块选用4个共阳极段式LED数码管来显示测量结果，显示范围为0~99.99。考虑到节省管脚和实用性的问题，采用动态显示的方法进行显示。
数码管的结构数码管由7个发光LED组成,行成一个日字形,其符号和引脚如图9(a)所示。数码管按各发光二极管电极的连接方式分为共阳数码管和共阴数码管两种。共阳极型结构数码管的a、b、c、d、e、f、g各引脚输入低电平有效。只要哪个引脚输入低电平，对应的二极管就会发亮。共阳数码管内部连接如图9(b)，共阴极型a、b、c、d、e、f、g各引脚输入高电平有效。只要哪个引脚输入为高电平，对应的二极管就会发亮。共阴数码管内部连接如图9（c）。通过解码电路得到的数码接通相应的发光二极而形成相应的字,这就是它的工作原理。
图9 数码管
数码管要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，可以分为静态显示和动态显示两类。
(1)动态显示：数码管动态显示相较于静态显示能够节省大量的I/O 端口，功耗也更低。其原理是连接数码管8个显示灯的同名端，由独立的I/O 线控制位选通。位选通电路在单片机的控制下，使数码管轮流显示字形。在这个过程中，由于每位数码管只有1～2ms的点亮时间为，且因为发光二极管的余辉效和人眼的视觉暂留现象，使各位数码管虽然并没有被同时点亮，但只要足够快的扫描速度，仍然会使人看到一组显示稳定的数据，而不会存在闪烁感，使动态显示的最终效果相同于静态显示。
(2)静态显示驱动：静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由单片机中的一个I/O 端口进行驱动，或者使用译码器译码进行驱动。其优点是显示时亮度比较高，编程相对简单，但缺点同样明显，其使用时所需要占用的I/O 端口过多，例如要驱动5个数码管进行静态显示，则需要进行驱动的I/O 端口共5×8＝40根，但是AT89C51只有32个可用的I/O 端口，在实际应用时，就不得不增加译码驱动器来进行驱动，使得硬件电路变得复杂[8]。
此设计显示电路采用简单实用的4位共阳极LED数码管，段码输出端口为单片机的P0口，位码输出端口分别为单片机的P2.1、P2.3、P2.5、P2.7口。为了减少硬件开销，提高系统可靠性并降低成本，此超声波测距的单片机控制系统采用动态扫描显示。
3. 单片机AT89C51
单片机采用AT89C51，5l系列单片机为许多控制提供了高度灵活和低成本的解决办法，在被设计中起到核心作用。其采用的12MHZ高精度晶振可以得到较为稳定的时钟频率以减小测量误差。用P1.0端口输出40KHZ方波信号，再经过放大电路，超声波由超声波发射探头发射。在遇到障碍物后，发射出去的超声波被反射回来，其信号由超声波接收头接收，在接收电路中经过积分整形、检波放大等一系列处理后,最终到达单片机，利用外中断0检测接收返回的超声波信号。单片机通过声波在空气中的传播速度和脉冲的发射到接收之间的时间间隔，便可以计算出与障碍物间的距离,并由单片机控制七段数码管显示出来。充分利用它的片内资源，即可在较少外围电路的情况下构成功能完善的超声波测距系统。
3.1 单片机的组成及功能
单片机的全称是单片微型计算机，是一种在单硅片上集成了微型计算机主要功能部件的集成芯片，AT89系列单片机是ATMEL公司基于MCS-51单片机研发出来的8位Flash单片机，本文设计就是基于其AT89C51为核心设计完成的。