導(dǎo)語：漫談無線非接觸式測距系統(tǒng)一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

一、系統(tǒng)硬件設(shè)計系統(tǒng)

按功能可分為四部分：超聲波測距模塊、MCU控制模塊、UART轉(zhuǎn)WIFI模塊、供電模塊。超聲波測距模塊測量超聲波往返時間，MCU控制處理信息得到距離數(shù)據(jù)，UART轉(zhuǎn)WIFI模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線發(fā)送，電源模塊為整個系統(tǒng)提供能量。

1.期電平并檢測回波，一旦檢測到有回波信號則輸出回響信號，回響信號是通過IO口ECHO輸出一個高電平，高電平持續(xù)的時間就是超聲波從發(fā)射到返回的時間，然后通過時間與距離的計算公式距離=高電平時間*聲速（340m/s）/2，計算出測量的距離。

2.MCU主控模塊C8051F020采用高速、流水線結(jié)構(gòu)CIP-51內(nèi)核，峰值速度可達(dá)25MIPS，內(nèi)部有硬件實現(xiàn)的增強型全雙工UART串行接口，工作溫度范圍-45℃～85℃。主控芯片C8051F020通過P1.0引腳輸出超聲波脈沖觸發(fā)信號，控制超聲波測距模塊發(fā)送超聲波測量距離，由/INT0引腳檢測回響信號，高電平來時啟動定時器測量高電平時間，計算目標(biāo)距離，通過多次測量求取平均值減少測量誤差。主控芯片C8051F020通過串口UART0與嵌入式模組USR-WIFI232-A通信，TX0發(fā)送測量數(shù)據(jù)，RX0接收測量控制命令，通過無線模塊獲取PC機發(fā)送的控制指令，并傳輸距離測量結(jié)果。

3.UART轉(zhuǎn)WIFI模塊USR-WIFI232-A模塊支持8011b/g/n無線標(biāo)準(zhǔn)、TCP/IP/UDP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧和UART/GPIO/以太網(wǎng)數(shù)據(jù)通訊接口，有STA/AP/AP+STA三種無線工作模式，可選用內(nèi)置板載或外置天線，提供友好的Web配置頁面，3V單電源供電。USR-WIFI232-A模塊的UART口支持自由組幀和自動成幀兩種模式，由于測量的距離數(shù)據(jù)都是定長的數(shù)據(jù)幀，UART串口設(shè)置成UART自動成幀模式，以達(dá)到最高的轉(zhuǎn)發(fā)效率，通過設(shè)置打開自動成幀功能，并設(shè)置自動成幀觸發(fā)時間和觸發(fā)幀長，模塊即可將從串口上收到的數(shù)據(jù)自動組成幀，轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)絡(luò)上去。USR-WIFI232-A的無線模塊即可以配置成一個無線STA，也可以配置成AP，因此利用USR-WIFI1232-X可以提供十分靈活的組網(wǎng)方式和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹１驹O(shè)計中將無線模塊配置成STA無線終端，其可以連接到其它AP上，STA之間的相互通信通過AP轉(zhuǎn)發(fā)完成，模塊可以通過AP轉(zhuǎn)發(fā)實現(xiàn)與PC機的無線通信。

4.供電模塊供電模塊要為超聲波測距模塊、單片機和UART轉(zhuǎn)WIFI模塊供電。超聲波測距模塊工作電壓為5V，因此外部提供5V電源，直接給超聲波模塊供電，5V電源經(jīng)過穩(wěn)壓芯片AMS1117得到3V電壓，為單片機和UART轉(zhuǎn)WIFI模塊提供電源。

二、系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)

主程序流程，在測距系統(tǒng)中，系統(tǒng)上電處于等待狀態(tài)，PC機發(fā)送測量命令，系統(tǒng)測量目標(biāo)距離，并經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，將最終結(jié)果通過串口轉(zhuǎn)WIFI模塊發(fā)送給PC機進(jìn)行后續(xù)處理和操作。

1.測距程序設(shè)計單片機觸發(fā)超聲波測距模塊獲取回響信號，通過測量回響信號的高電平持續(xù)時間計算距離。測距子程序流程，單片機通過P1.0口發(fā)送大于10us的脈沖觸發(fā)信號，回響信號連接到/INT0引腳上，將單片機的定時器0控制位GATE0設(shè)置為1，允許定時器0受外部輸入信號/INT0的控制，/INT0控制定時器0得到超聲波往返時間，系統(tǒng)中為了提高測量精度，測量數(shù)據(jù)取連續(xù)6次測量的平均值。

2.串口通信程序設(shè)計UART轉(zhuǎn)WIFI模塊通過串口UART0與單片機通信，UART0是一個具有幀錯誤檢測和地址識別硬件的增強型串行口，通信有查詢和中斷兩種方式，本系統(tǒng)中通信采用中斷方式。設(shè)置串口通信工作方式和波特率，開串行中斷，單片機由串口接收到PC機通過WIFI發(fā)送的測量命令后，測量距離并將求得的數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送給UART轉(zhuǎn)WIFI模塊。

三、結(jié)語

本系統(tǒng)采用單片機C8051F020、超聲波測距模塊和嵌入式模組USR-WIFI232-A，設(shè)計簡單方便的距離測量系統(tǒng)。系統(tǒng)利用超聲波測距實現(xiàn)距離的非接觸式測量，UART轉(zhuǎn)WIFI模塊可以通過AP與PC機實現(xiàn)通信，控制距離測量和回收數(shù)據(jù)。系統(tǒng)尺寸小、便于安裝攜帶，并且測量精度高。

作者：嚴(yán)正娟張家田王金成單位：西安石油大學(xué)光電油氣測井與檢測教育部重點實驗室