基于单片机的超声波测距系统实现

基于单片机的超声波测距系统实现
基于单片机的超声波测距系统实现

基于单片机的超声波测距系统实现

【摘要】:基于传统的方法在很多特殊场合:如带腐蚀的液体,强电磁干扰,有毒等恶劣条件下,测量距离存在不可克服的缺陷,超声波测距能很好的解决此类的问题。本论文主要对单片机超声波测距系统的原理,单片机的应用等进行了分析;对超声波的发生电路和接收电路,DS18B20温度采集电路,LCD显示电路,硬件制作和软件设计;对系统进行误差分析。

【关键词】:超声波测距,单片机,DS18B20温度补偿,LCD显示,软件设计,误差分析。

Abstract:In many special occasions, traditional methods based on the existence of insurmountable distance measuring defects, such as the measurement of corrosion in the liquid with strong electromagnetic interference, toxic and other adverse conditions, the ultrasonic range can be a very good solution to the problem of such . In this paper, focused on single-chip microcomputer-based ultrasonic ranging system, namely the principle of ultrasonic distance measurement, the occurrence of ultrasonic circuit, echo receiver, data acquisition, LCD data show the principle of single-chip applications, system hardware, DS18B20 the temperature compensation ,software design and production were discussed.

Key words:ultrasonic ranging, single-chip, DS18B20 the temperature compensation, LCD display, software design, error analysis.

目录

第一章引言 (5)

1.1 单片机应用系统概述 (5)

1.2 超声波测距系统概述 (6)

1.3 本设计任务主要内容 (6)

第二章超声波测距的原理 (7)

2.1 超声波的基本理论 (7)

2.2 超声波测距系统原理 (10)

第三章系统主要硬件设计 (12)

3.1 方案论证与比较 (12)

3.2 单片机主机系统电路 (15)

3.2.1 单片机电路 (15)

3.2.2 复位电路 (16)

3.2.3 时钟电路 (16)

3.2.4 按键电路 (17)

3.2.5 蜂鸣器电路 (17)

3.3 超声波发送电路 (18)

3.4 超声波接收电路 (18)

3.5 温度采集DS18B20电路 (20)

3.6 LCD显示电路 (20)

3.7 电源电路 (22)

第四章系统软件设计 (25)

4.1 系统程序结构 (25)

4.2 系统主程序 (25)

4.3 40KHz超声波发送程序 (29)

4.4 超声波的接收和处理 (30)

4.5 DS18B20温度采集程序 (30)

4.6 距离计算程序 (35)

4.7 数据转换程序 (36)

4.8 LCD显示程序 (37)

4.9 基于Proteus的软件仿真 (42)

第五章PCB设计 (44)

5.1 元件选择 (44)

5.2 Altium designer原理图的绘制 (45)

5.3 元件封装制作 (45)

5.4 PCB的电磁兼容性设计 (46)

5.5 布局布线 (48)

5.6 制造文件输出 (51)

第六章元件采购 (52)

6.1 BOM文件导出 (52)

6.2 元件采购 (53)

第七章样机制作 (54)

7.1 装配图 (54)

7.2 焊接和检查 (55)

7.3 样机图 (56)

7.4 单片机学习板的使用 (56)

第八章实验分析 (57)

8.1 实验测试 (57)

8.2 实验数据 (58)

8.3 误差分析 (58)

8.4 改进 (59)

第九章总结 (60)

致谢 (61)

附录 (62)

A 系统原理图 (62)

B C源程序 (63)

参考文献 (73)

第一章引言

1.1单片机应用系统概述

单片机是一个单芯片形态、面向控制对象的嵌入式应用计算机系统。它的出现及发展使计算机技术从通用型数值计算领域进入到智能化的控制领域。从此,计算机技术在两个重要领域——通用计算机领域和嵌入式计算机领域都得到了极其重要的发展,并正在深深地改变着我们的社会。

嵌入式系统无疑是当前最热门、最具有发展前景的IT应用之一。嵌入式系统的应用可以使传统的电子系统升级成为智能化的电子产品,使其成为具有“生命”的现代化智能系统。嵌入式系统一般应用于对实时响应要求较高的设备中,单片机作为嵌入式系统的核心部件,其应用使电子系统的智能化出现了意想不到的效果,常常无需对硬件资源做任何改动,只需更新系统软件就能使系统功能升级。现代社会中嵌入式系统无处不在,早已被应用在国防、国民经济、以及人们日常生活的各个领域,主要可以归纳为以下几个方面。

(1)军事装备:各种武器控制(火炮控制、弹道控制、炮弹引信等),坦克、舰船、轰炸等各种电子装备,雷达、电子对抗、军事通讯装备等。

(2)家用电器:各种家电产品,如数字电视、机顶盒、数码相机、VCD、DVD、可视电话、洗衣机、电冰箱、手机、智能玩具等。

(3)工业控制:各种智能仪器仪表、数控装置、可编程控制器、分布式控制系统、工业机器人、机电一体化设备、汽车电子设备等。

(4)商用设备:各种收款机、POS系统、电子秤、条形码阅读器、商务终端、IC 卡输入设备、自动柜员机、防盗系统等。

(5)办公用品:复印机、打印机、传真机、扫描仪、手机、个人数字助理(PDA)、变频空调设备、通信终端、程控变换机、网络设备等。

(6)医疗电子设备:各种医疗电子仪器,如X光机、超声诊断仪、心脏起搏器、监护仪器等,以及辅助诊断系统、专家系统等。

单片机应用系统的设计包括单片机基本扩展、外围电路设计和程序设计、单片机应用系统开发环境、系统可靠性设计、电磁兼容性设计等内容。通常开发一个单片机系统的步骤如下:

图1.1.1 设计步骤

1.2超声波测距系统概述

在基于传统的测力距离存在不可克服的缺陷。例如,液面测量就是一种距离测量,传统的电极法是采用差位分布电极,通过给电或脉冲来检测液面,电极长期浸泡于水中或其他液体中,极易被腐蚀、电解,失去灵敏性。由于超声波具有强度大,方向性好等特点,利用超声波测量距离就可以解决这些问题,因此超声波测量距离技术在工业控制、勘探测量、机器人定位和安全防范等领域得到了广泛的应用。

超声波测距电路可以由传统的模拟或者数字电路构建,但是基于这些传统电路构建的系统往往可靠性差,调试困难,可扩展性差,所以基于单片机的超声波测距系统被广泛的应用。通过简单的外围电路发生和接收超声波,单片机通过采样获取到超声波的传播时间,用软件来计算出距离,并且可以采集环境温度进行测距补偿,其测量电路小巧,精度高,反映速度快,可靠性好。

1.3本设计任务的主要内容

1超声波测距仪设计要求如下:

1)测量距离<6m;

2)精度优于1%;

3)进行温度补偿;

4)显示方式采样LCD;

5)具有抗干扰能量;

6)体积小、功耗低、便于嵌入到其他系统。

2硬件电路的设计

1) 方案的论证;

2) 元件的选择;

3) 用Altium designer绘制原理图。

3系统的PCB制作

1) PCB布局布线;

2) PCB实验板的焊接。

4系统软件的编写

1) 软件的编写和编译检查;

2) 基于Proteus的软件仿真。

5样机实验测试

1) 实验检查;

2) 测试数据。

6 误差分析

1)误差的分析;

2)改进。

第二章 超声波测距的原理

2.1 超声波的基本理论

超声波是一门以物理、电子、机械、以及材料科学为基础的、各行各业都要使

用的通用技术之一。该技术在国民经济中,对提高产品质量,保障生产安全和设备安

全运作,降低生产成本,提高生产效率特别具有潜在能力。因此,我国对超声波的研究特别活跃。

超声技术是通过超声波的产生、传播以及接收的物理过程完成的。超声波具有聚束、定向及反射、投射等特性。按超声波振动辐射大小不同大致可以分为:用超声波使物体或物性变化的功率应用,称之为功率超声;用超声波获取信息,称为检测超声。

超声波是听觉阈值之外的振动,其频率范围在104——1012Hz ,其中通常的频率大约在104——310

?6

之间。超声波在超声场(被超声波充满的范围)传播时,如

果超声波的波长与超声场相比,超声场很大,超声波就像处在一种无限的介质中,超声波自由地向外扩散;反之,如果超声波的波长与相邻介质的尺寸相近,则超声波受到界面限制不能自由的向外扩散。于是超声波在传播过程中有如下的特性和作用:

1 超声波的传播速度

超声波在介质中可以产生三中形式的振荡波:横波——质点振动方向垂直于传播方向的波;纵波——质点振动方向与传播方向一致的波;表面波——质点振动介于纵波和横波之间,沿表面传播的波。横波只能在固体中传播,纵波能在固体液体中和气体中传播,表面波随深度的增加其衰减很快。为了测量各种状态下的物理量多采用纵波形式的超声波。超声波的频率越高,越与光波某些特性相似。

超声波与气其他声波一样,其传播速度与介质密度和弹性特性有关。 超声波在气体和液体中,其传播速度C gL =(

a

B ρ1

)21

式中 ρ——介质的密度; a B ——绝对压缩系数。

可以推导出超声波在空气种传播速度T C G ?+=61.04.331。(T 为环境温度)。 超声波在固体中的传播速度分两种情况: (1)纵波在固体介质中的传播速度 其传播与介质的形状有关。

21

)(ρ

E

C q = (细棒)

212

])

1([

μρ-=E

C q (薄板)

2

1

2

1

)

3

4

(

]

)

2

1

)(

1(

)

1(

[

ρ

μ

μ

ρ

μG

K

E

C

q

+

=

-

+

-

=(无限介质)

式中E——杨氏模具;

μ——泊松系数;

K——体积弹性模具;

G——剪片弹性模。

(2)横波声速公式为

2

1

2

1

)

(

]

)

1(2

[

ρ

μ

ρ

G

E

C

q

=

+

?

=(无限介质)

在固体中,μ介于0——5之间,因此一般可视为横波声速为纵波的一半。

2超声波的物理性质

当超声波传播到两种特性不同的介质的平面上时,一部分被反射;另一部分透射过界面,在相邻的介质内部继续传播;这样的两种情况称之为超声波的反射和折射,

如图2.1.1所示:

(1) 超声波的反射和折射

当超声波传播到两种特性阻抗不同介质的平面分

界面上时,一部分超声波被反射;另一部分透射过界面,

在相邻介质内部继续传播;这样的两种情况称之为超声

波的反射和折射,如图2.1.1所示。声波的反射系数和

透射系数可以分别由如下两

式求得:

图 2.1.1 声波反射

1

1

2

1

1

2

2

2

cos

cos

cos

cos

c

c

c

c

R

ρ

ρ

α

β

ρ

ρ

α

β

+

-

=

1

1

2

2

1

1

2

2

c o s

c o s

2

c

c

c

c

T

ρ

ρ

β

α

ρ

ρ

+

=

式中:β

α,——分别为声波的入射角和反射角;

2

2

1

1

,c

ρ——分别为两介质的特征阻抗,其中

2

1

,c

c为反射波和折射波的

速度。反射角、折射角与声速

2

1

,c

c满足折射定律关系式:

2

1

sin

sin

c

c

=

β

α

当超声波垂直入射界面时,即0

=

α,则:

1

122112211c c c c R ρρρρ+

-=

1

122112212

c c c c T ρρρρ+

=

如果sin α>2

1c c ,入射波完全被反射,在相邻两个介质中没有折射波。

如果超声波斜入射到两个固体介质面或两粘滞弹性介质面时,一列斜入射的纵波不仅产生反射纵波和折射纵波,而且还产生反射横波和折射横波。

(2)超声波的衰减

超声波在一种介质中传播,其声压和声强按指数函数规律衰减。

在平面波的情况下,距离声源x 处的声压p 和声强I 的衰减规律如下:

Ax e p p -=0 Ax e I I 20-= 式中:00,I p ——距离声源x=0处的声压和声强; x ——超声波与声波间的距离;

A ——衰减系数,单位为cm N p /(奈培/厘米)。

(3)超声波的干涉

如果在一种介质中传播几个声波,于是产生波的干涉现象。若以两个频率相同,振幅1ξ和2ξ不等,波程差为d 的两个波干涉为例,该两个波合成振幅为

2

1

212

22

1

1)2cos

2(λ

πξξξξξd

++=,其中λ为波长。从上式看出,当

d=0或d=λn (n 为整数)时,合成振幅r ξ达到最大值;当d=,...)5,3,1(2

=n n λ时,合

成振幅r ξ为最小值。当ξξξ==21时,r ξλ

πξd cos

2=;当d 2

λ=

的奇数倍时,两波相

互抵消合成幅度为0。

由于超声波的干涉,在辐射器的周围形成一个包括最大最小的扬声场。 3 超声波对声场产生的作用

(1) 机械作用

超声波传播过程中,会引起介质质点交替的压缩与伸张,构成了压力的变化,这种压力的变化将引起机械效应。超声波引起质点的运动,虽然位移和速度不大,但是与超声波振动的频率的平方成正比的质点的加速度却很大。有时足以达到破坏介质的程度。

(2) 空化作用

在流体动力学指出,存在于液体中的微气泡在声场的作用下振动,当声压达到一定的值时,气泡将迅速膨胀,然后突然闭合,在气泡闭合时产生冲击波,这种膨胀、

闭合、振动等一系列动力学过程称为空化。

(3) 热学作用

如果超声波作用于介质时被介质所吸收,实际上也就是有能量吸收,同时,由于超声波的振动,使介质产生强烈的高频振荡介质相互摩擦产生热热量,这种能量使介质温度升高。

4超声波传感器

超声波传感器主要有电致伸缩和磁致伸缩两类,电致伸缩采用双压电陶瓷晶片制成,具有可逆特性。

压电陶瓷片具有如下特性:当在其两端加上大小和方向不断变化的交流电压时,就会产生“压电效应”,使压电陶瓷也产生机械变形,这种机械变形的大小以及方向

与外加电压的大小和方向成正。也就是说,若在压电晶片两边加以频率为

f的交流

电电压时,它就会产生同频率的机械振动,这种机械振动推动空气的张弛,当

f落

在音频范围内时便会发出声音。反之,如果由超声波机械振动作用于陶瓷片使其发生微小的形变时,那么压电晶片也会产生与振动频率相同的微弱的交流信号。

超声波传感器结构如下:

图2.1.2 元件内部结构图2.1.3 超声波外部结构

2.2 超声波测距系统原理

在超声探测电路中,发射端得到输出脉冲为一系列方波,其宽度为发射超声的时间间隔,被测物距离越大,脉冲宽度越大,输出脉冲个数与被测距离成正比。超声测距大致有以下方法:① 取输出脉冲的平均值电压,该电压 (其幅值基本固定 )与距离成正比,测量电压即可测得距离;② 测量输出脉冲的宽度,即发射超声波与接收超声波的时间间隔 t,故被测距离为 S=1/2vt。本测量电路采用第二种方案。由于超声波的声速与温度有关,如果温度变化不大,则可认为声速基本不变。如果测距精度要求很高,则应通过温度补偿的方法加以校正。超声波测距适用于高精度的中长距离测量。因为超声波在标准空气中的传播速度为331.45米/秒,由单片机负责计时,单片机使用12.0M晶振,所以此系统的测量精度理论上可以达到毫米级。

超声波测距的算法设计: 超声波在空气中传播速度为每秒钟340米(15℃时)。X2是声波返回的时刻,X1是声波发声的时刻,X2-X1得出的是一个时间差的绝对值,假定X2-X1=0.03S,则有340m×0.03S=10.2m。由于在这10.2m的时间里,超声波发出到遇到返射物返回的距离如下:

图 2.1.4测距原理

超声波测距器的系统框图如下图所示:

图 2.1.5 系统框图

第三章系统主要硬件设计

3.1 方案论证与比较

单片机采用Atmel公司的AT89S52,而超声波发射和接收电路有多种,常用的电路如下:

1超声波发射电路:

(1)分立元件构成的发射电路

图3.1.1 分立元件构成的超声波发射电路

图3.1.1是由两只普通低频小功率三极管C9013构成的振荡、驱动电路,三极管T1、T2构成两级放大器,但是由于超声波发射头的正反馈作用,这个原本是放大器的电路变成了振荡器。超声波发射器的压电晶片可等效于一个串联LC谐振电路,具

有选频作用,因此该振荡器只能振荡在超声波发射头的固有谐振频率

f。第二个图

中用电感L替代

R这样可以增大激励电压,使其具有较大的功率输出。

3

(2)由集成电路构成的发射电路

图3.1.2为由555集成芯片构成的振荡、调制、激励电路。该电路应使用双极型555(内部电路由普通三极管构成),不宜使用单极型7555(内部电路由CMOS电路构成,外部引脚与555相同),其原因是7555带负载能力小。

图3.1.2 555构成的超声波发射电路

图3.1.3是由非门构成的一个振荡器发送电路,用非门构成的电路简单,调试容易。很容易通过软件控制。图中把两个非门的输出接到一起的目的是为了提高其吸入电流,电路驱动能力提高。

图3.1.3 由非门构成的超声波发射电路

2 超声波接收电路:

(1) 由分立元件构成的接收电路

图3.14 为由三极管T1,T2和若干电阻电容组成的两级阻容耦合交流放大电

路。第一级中3R 为集电极负载电阻;2R 为偏流电阻,同时引入了交直流并联电压负反馈,可以较有效的稳定静态工作点,改善非线性失真以及增益的稳定性;4R 是发射极负反馈电阻,引入直、交流串联电流负反馈,具有稳定工作点、增益、改善失真、提高输入阻抗等作用。

图 3.14 分立元件构成的超声波接收电路 (2) 由运算放大器构成的接收电路

图3.15是由运放构成的超声波放大电路,该电路的形式在其他应用中经常遇到,特点如下:

1)一般式用运放组成的放大电路都要求对称的正负电源供电,这里以单电源供电,输出端的静态电位必须设置在1/2的电源电压,这由同相输入端的点位来确定,1R 和2R 分压取得1/2的电源电压加到运放的同相输入端,使其电位1/2电源电压。

2)采用同相端输入方式其输入阻抗高,超声波接收传感器的输出信号接到放大器的同相端,有利于超声波传感器充分发挥接收灵敏度和自生的选频作用。 3)反相端对地不提供直流通路,因此通过隔直电容2C 提供直流通路。

图 3.1.5 运放构成的超声波接收电路

(3) LM1812收发集成电路构成

LM1812是一种专用于超声波接收和发送的集成电路,它即可做发送电路,又可以做接收电路使用。如下图所示:

图3.16 由LM1812构成的接收电路

(4)CX20106构成的接收电路

图3.17 CX20106构成的接收电路

以上为常用的发射和接收电路,分立元件构成的收发电路容易受到外界的干扰,体积、功耗也比较大。而集成电路构成的发射和接收电路具有调试简单,可靠性好,抗干扰能力强,体积小,功耗低的优点,所以首先考虑采用集成电路来

组成收发电路。

在由集成电路构成的收发电路中,发射电路我们选用由非门构成,接收电路采用由红外接收检波芯片CX20106构成,主要是考虑到系统的调试简单、成本低、可靠性好。

3.2单片机主机系统电路

本次我们采用了Atmel 公司的AT89S52,该单片机主要特点如下:

(1)AT89S52系列单片机以8051为内核,兼容MCS-51系列单片机。

(2)AT89S52系列单片机内、内部含有Flash存储器,在系统开发可以反复擦写。

(3)AT89S52采用静态时钟方式,可以节省电能。

(4)AT89S52支持ISP(在线编程),不需要把单片机从电路板取下来就可以擦写

程序。

(5)AT89S52晶振频率高达24M,运行速度更快。

(6)AT89S52价格也比较便宜6元/片

(7)增加了看门狗电路,防止程序“走飞”,更加安全可靠。

3.2.1单片机电路

图3.2.1 单片机主电路

引脚功能:P0口用来送显示信号给LCD的数据为,P20~P22送命令到LCD控制LCD的显示方式。P3.7为DS18B20温度数据采集端。P1.0接测量按键。

单片机在RESET端加一个大于20ms正脉冲即可实现复位,上电复位和按钮组合的复位电路如下:

在系统上电的瞬间,RST与电源电

压同电位,随着电容的电压逐渐上升,

RST电位下降,于是在RST形成一个

正脉冲。只要该脉冲足够宽就可以实

现复位,即20

τms。一般取

=RC

R≥1Ω

K,C≥22uF。

当人按下按钮S1时,使电容C1通

过R1迅速放电,待S1弹起后,C再

次充电,实现手动复位。

R1一般取200Ω。

图3.2.2 复位电路

3.2.3 时钟电路

当使用单片机的内部时钟电路时,单片机的XA TL1和XATL2用来接石英晶体和微调电容,如图所示,晶体一般可以选择3M~24M,电容选择30pF左右。我们选择晶振为12MHz,电容33pF。

图3.2.3 时钟电路

我们通过P1.0来启动测量,程序中通过查询P1.0的电平来检测是否按键被按下,电路原理如下:

当按下按键时P1.0为低电平,单片机通过查询到低电平开始测量距离,当松开

按键,P1.0即为高电平。在软件中通过软件延时来消除按键的机

械抖动。

图3.2.4按键电路3.2.5 蜂鸣器电路

本次设计通过一只蜂鸣器来提示用户按键按下了,现在单片机开始了测距。蜂鸣器时一块压电晶片,在其两端加上3~5V的直流电压,就能产生3KHz的蜂鸣声。电路如图3.2.5

通过单片机软件产生3KHz的信号从P3.7口

送到三极管9.13的基极,控制着电压加到蜂鸣器

上,驱动蜂鸣器发出声音。

图 3.2.5蜂鸣器电路

3.3超声波发送电路

超声波发生器包括超声波产生电路和超声波发射控制电路两个部分,超声波探头(“也称为超声波换能器”)的型号选用CSB40T(其中心频率为40KHz)。可以采用软件产生40KHz的超声波信号,通过输出引脚输入至驱动器,经过动器驱动后推动探头产生超声波。这种方法的特点是充分利用软件,灵活性好,但是需要设计一个驱动电流为100mA以上的驱动电路。第二种方法是利用超声波专用发生电路或通用发生电路产生超声波信号,并直接驱动超声波换能器产生超声波。这种方法的特点是无需驱动电路,但缺乏灵活性。本次我们采用第一种方法产生超声波,非门可以选用

74LS04,具体电路如图:

图3.3.1 超声波发送电路

从图中可知,当输入的信号为高电平时,上面经过两级反向CSB40T的1引脚为高电平,下面经过一级反向后为低电平;当输入信号为低电平时,正好相反,实现了振荡的信号驱动CSB40T,只要控制信号接近40KHz,就能产生超声波。

3.4超声波接收电路

超声波接收包括接收探头,信号放大以及波形变换电路三部分,超声波接收探头必须与发送探头相同的型号,否则可能导致接收效果甚至不能接收。由于超声波接收探头的信号非常弱,所以必须用放大器放大,放大后的正弦波不能被微处理器处理,所以必须经过波形变换。本次设计为了降低调试难度,减少成本,提供系统可靠性,所以我们采用了一种用在彩色电视机上面的一种红外接收检波芯片CX20106,由于红外遥控的中心频率在38KHz,和超声波的40KHz很接近,所以可以用来做接收电路。CX20106是日本索尼公司的产品,采用单列8引脚的直插式封装,内部包含自动偏置控制电路、前置放大电路、带通滤波、峰值检波、积分比较器、斯密特整形输出电路,配合少量外接元件就可以对38KHz左右的信号的接收与处理,该芯片内部如下图所示:

图3.4.1 CX20106内部结构

CX20106构成本次设计接收电路如下图:

图3.4.2超声波接收电路

使用CX20106A集成电路对接收探头受到的信号进行放大、滤波。其总放大增益80db。以下是CX20106A的引脚注释。

1脚:超声信号输入端,该脚的输入阻抗约为40kΩ。

2脚:该脚与地之间连接RC串联网络,它们是负反馈串联网络的一个组成部分,改变它们的数值能改变前置放大器的增益和频率特性。增大电阻R4或减小C4,将使负反馈量增大,放大倍数下降,反之则放大倍数增大。但C4的改变会影响到频率特性,一般在实际使用中不必改动,推荐选用参数为R4=4.7Ω,C4=1μF。

3脚:该脚与地之间连接检波电容,电容量大为平均值检波,瞬间相应灵敏度低;若容量小,则为峰值检波,瞬间相应灵敏度高,但检波输出的脉冲宽度变动大,易造成误动作,推荐参数为3.3μf。

4脚:接地端。

5脚:该脚与电源间接入一个电阻,用以设置带通滤波器的中心频率f0,阻值越大,中心频率越低。例如,取R=200kΩ时,f0≈42kHz,若取R=220kΩ,则中心频率f0≈38kHz。6脚:该脚与地之间接一个积分电容,标准值为330pF,如果该电容取得太大,会使探测距离变短。

7脚:遥控命令输出端,它是集电极开路输出方式,因此该引脚必须接上一个上拉电阻到电源端,推荐阻值为22kΩ,没有接受信号是该端输出为高电平,有信号时则产生下降。

8脚:电源正极,4.5~5V。

51单片机超声波测距程序

//晶振:11.0592 //TRIG:P1.2 ECH0:P1.1 //波特率:9600 #include #include #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit RX=P0^2; sbit TX=P0^3; unsigned int time=0; unsigned int timer=0; float S=0; bit flag =0; void Conut(void) { time=TH0*256+TL0; TH0=0; TL0=0; S=(time*1.87)/100; //算出来是CM if(flag==1) //超出测量 { flag=0; printf("-----\n"); } printf("S=%f\n",S); } void delayms(unsigned int ms) { unsigned char i=100,j; for(;ms;ms--) { while(--i)

{ j=10; while(--j); } } } void zd0() interrupt 1 //T0中断用来计数器溢出,超出测距范围{ flag=1; //中断溢出标志 } void StartModule() //T1中断用来扫描数码管和计800ms启动模块{ TX=1; //800MS启动一次模块 _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); TX=0; } void main(void) { TMOD=0x21; //设T0为方式1,GATE=1; SCON=0x50; TH1=0xFD; TL1=0xFD; TH0=0; TL0=0;

基于51单片机的超声波测距毕业设计(论文)

一设计题目基于51单片机的超声波测距 二设计者 姓名班级学号组号 三、设计思路及框图、原理图 任务:以单片机为核心,设计并制作一超声波测距系统基本要求: 利用时间差测距,不考虑温度变化 用数码管显示测试结果 工作频率:450kHz 测距范围:0.5~10米 测试精度: 10% 发挥部分尽量增大测控范围,提高测试精度 1.系统的硬件结构设计 1.1. 超声波发生电路 发射电路主要由反相器74LS04和超声波发射换能器T构成,单片机P1.0端口输出的450kHz的方波信号一路经一级反向器后送到超声波换能器的一个电极,另一路经两级反向器后送到超声波换能器的另一个电极,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。输出端采两个反向器并联,用以提高驱动能力。上位电阻R1O、R11一方面可以提高反向器74LS04输出高电平的驱动能力,另一方面可以增加超声波换能器的阻尼效果,缩短其自由振荡时间。 1.2超声波检测接收电路 采用集成电路CX20106A为超声波接收芯片。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。适当更改电

容C4的大小,可以改变接收电路的灵敏度和抗干扰能力。 1.3 显示电路 显示电路主要由74ls273芯片驱动,用PNPC8550三级管进行位选,七段共阳极数码管显示。 2.系统的软件结构设计 设计思路 主程序中包括温度补偿子程序,计算子程序,显示子程序。采用汇编编程。首先进行系统初始化。其次利用循环产生4个40KHZ的方波,由输出口进行输出,并开始计时。第三等待中断,若超声波被接收探头捕捉到,那么通过中断可测得

超声波测距程序(详细C语言数码管显示)

超声波测距程序(详细C语言数码管显示) #include //头文件 #include// _nop_() 函数延时1US用 #include #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define nop _nop_() sbit csb=P1^0;//超声波发送端口为P1.0 sbit bai=P2^2;//数码管百位 sbit shi=P2^1;//数码管十位 sbit ge=P2^0;//数码管个位 uchar flag;//超声波接收标志 float juli1;//距离变量,用来数码管显示用 int juli; uchar table[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};//共阳数码管0到9的代码 int xianshi[3]; void delayshow(uint z) { uint x,y; for(x=z;x>0;x--) for(y=110;y>0;y--); } void ledshow(void) { xianshi[0]=juli/100; xianshi[1]=((juli%100)/10); xianshi[2]=juli%10; bai=0; P0=table[xianshi[0]]; delayshow(2); bai=1; delayshow(2); shi=0; P0=table[xianshi[1]]; delayshow(2); shi=1;

基于单片机的超声波测距

测控技术与仪器专业课程设计报告 班级姓名学号起始时间 课程设计题目: 测控技术与仪器专业课程设计报告 摘 要:本文介绍了一种基于单片机的超声波测距仪的设计。详细给出了超声波测距仪的工作原理、超 声波发射电路和接受电路、测温电路、显示电路等硬件设计,以及相应的软件设计。设计中采用升压电路,提高了超声换能器的输出能力;采用红外接收芯片,减少了电路间相互干扰,提高了灵敏度;同时,考虑了环境温度对超声波测距的影响,采用温度传感器,提高了测量精度。该设计试验运行良好,系统结构简单、操作方便、价格低廉,具有广阔的推广前景。 关键字:超声波测距仪;超声波换能器;单片机;温度传感器 1 对题目的认识和理解 目前,常用的测距方法主要有毫米波测距、激光测距和超声波测距三种。超声波测距较前两种测距方法而言,具有指向性强、能耗缓慢、受环境因素影响较小等特点,广泛应用于如井深、液位、管道长度、倒车等短距离测量。 超声波测距适用于高精度中长距离测量。因为超声波在标准空气中传播速度为331.45m/s ,由单片机负责计时,单片机使用12.0M 晶振,所以此系统测量精度理论上可以达到毫米级。 目前比较普遍的测距的原理是:通过发射具有特征频率的超声波对被摄目标的探测,通过发射出特征频率的超声波和反射回接受到特征频率的超声波所用的时间,换算出距离,如超声波液位物位传感器,超声波探头,适合需要非接触测量场合,超声波测厚,超声波汽车测距告警装置等。 本设计选用频率为40kHZ 左右的超声波,它在空气中传播的效率最佳。由于超声波测距主要受温度影响较大,所以本设计增加了温度补偿电路。本设计具有电路简单、操作简便工作稳定可靠、测距精确和能耗小、成本低等特点,可实现无接触式测量,应用广泛。 1.1 超声波测距原理 超声波测距是通过超声波发射器向某一方向发射超声波,在发射时刻的同时开始计时,超声波在空气中传播,途中碰到障碍物就立即反射回来,超声波接收器收到回波就立即停止计时。根据计时器测出发射和接收回波的时间差t ,可以计算出发射点距障碍物的距离s :2 = t c s ,其中t c 为超声波在空气中的传 播速度,它随温度的变化而变化,其变化关系如下:331.50.6=+t c T 式中T 为环境摄氏温度,可由温 度传感器获取。

基于51单片机的超声波测距仪之倒车雷达作品设计毕业论文

基于单片机的超声波测距电子烧友会基于51单片机的超声波测距仪 之倒车雷达作品设计毕业论文 摘要: 超声波具有指向性强,能量消耗缓慢,传播距离较远等优点,所以,在利用传感器技术和自动控制技术相结合的测距方案中,超声波测距是目前应用最普遍的一种,他广泛应用于防盗、倒车雷达、水位测量、建筑施工工地以及一些工业现场。 本课题详细介绍了超声波传感器的原理和特性,以及STC公司的STC89C52的单片机的性能和特点,并在分析了超声波测距的原理的基础上,指出了设计测距系统的不足并加以改进,将温度引起的误差考虑在内并且加以修正,给出了以STC89C52单片机为核心的低成本、高精度、液晶显示超声波测距系统的硬件电路和软件设计方法。该系统电路设计合理、工作稳定、性能良好、检测速度快、计算简单并且做到了可设计报警范围的功能,在测量精度方面能达到工业使用的要求。 关键词:单片机;液晶显示;报警;测距 I

Ultrasonic distance measurement based on single chip Abstract:Ultrasound has a strong point, the energy consumption of the slow spread of the advantages of distance, so the use of sensor technology and automatic control technology, the program combines distance, ultrasonic distance measurement is the most common one, and he widely used in security, parking sensor, water level measurement, construction sites and some industrial sites. This subject introduces the principles and characteristics of ultrasonic sensors, and microcontroller STC89C52 STC's performance and characteristics, and the analysis of the ultrasonic distance measurement based on the principle that the lack of design ranging system and make improvements, will into account the error due to temperature and should be amended to STC89C52 given low-cost microcontroller as the core, high-accuracy, liquid crystal display ultrasonic ranging system of hardware and software design methods. The system circuit design is reasonable, stable, good performance, fast detection of simple calculation and can be designed to achieve the alarm range of functions to achieve precision in the measurement requirements for industrial use. Keywords:microcontroller; LCD display; alarm; ranging

超声波测距仪单片机课设实验资料报告材料

微机原理与单片机系统课程设计 业:专轨道交通信号与控制 级:班1305 交控

姓名:贺云鹏 学号: 201310104 指导教师:建国 交通大学自动化与电气工程学院 30 日 12 2015 年月 超声波测距仪设计设计说明1 设计目的1.1 测量声波在发超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知,根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍射后遇到障碍物反射回来的时间,物的实际距离。超声波测距主要应用于倒车提醒、建筑工地、工业现场等的距离测量。 超声波在气体、液体及固体中以不同速度传播,定向性好、能量集中、传输过程中衰减较小、反射能力较强。超声波能以一定速度定向传播、遇障碍物后形成反射,利用这一特性,通过测定超声波往返所用时间就可计算出实际距离,从而实现无接触测量物体距离。超声波测距迅速、方便,且不受光线等因素影响,广泛应用于水文液位测量、建筑施工工地的测量、现场的位置监控、振动仪车辆倒车障碍物的检测、移动机器入探测定位等领域。 1.2 设计方法 本课题包括数据测距模块、显示模块。测距模块包括一个HC-SR04超声波测距模块和一片AT89C51单片机,该设计选用HC-SR04超声波测距模块,通过单片机对超声波进行计时并根据超AT89C51发射和接受超声波,使用HC-SR04.声波在空气中速度为340米每秒的特性计算出距离。显示模块包括一个4位共阳极LED数码管和AT89C51单片机,由AT89C51单片机控制数码管动态显示距离。 1.3 设计要求 采用单片机为核心部件,选用超声波模组,实现对距离的测量,测量距离能够通过显示输出(LED,LCD)。 2 设计方案及原理 2.1超声波测距模块设计

单片机应用_超声波测距器

单片机课程设计 一、需求分析: 超声波测距器,可以应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控,也可用于如液位、井深、管道长度的测量等场合。要求测量围在1m,测量精度1cm,测量时与被测物体无直接接触,能够清晰稳定地显示测量结果。由于超声波指向性强,能量消耗缓慢,在介质中传播的距离较远,因而超声波经常用于距离的测量,如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制,并且在测量精度方面能达到工业实用的要求,因此在移动机器人的研制上也得到了广泛的应用。 本文旨在设计一种能对中近距离障碍物进行实时测量的测距装置,它能对障碍物进行适时、适量的测量,起到智能操作,实时监控的作用。 关键词单片机AT82S51 超声波传感器测量距离 二、硬件设计方案 设计思路 超声波传感器及其测距原理 超声波是指频率高于20KHz的机械波。为了以超声波作为检测手段,必须产生超生波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波传感器,习惯上称为超声波换能器或超声波探头。超声波传感器有发送器和接收器,但一个超声波传感器也可具有发送和接收声波的双重作用。超声波传感器是利用压电效应的原理将电能和超声波相互转化,即在发射超声波的时候,将电能转换,发射超声波;而在收到回波的时候,则将超声振动转换成电信号。

超声波测距的原理一般采用渡越时间法TOF(time of flight)。首先测出超声波从发射到遇到障碍物返回所经历的时间,再乘以超声波的速度就得到二倍的声源与障碍物之间的距离 测量距离的方法有很多种,短距离的可以用尺,远距离的有激光测距等,超声波测距适用于高精度的中长距离测量。因为超声波在标准空气中的传播速度为340米/秒,由单片机负责计时,单片机使用12.0M晶振,所以此系统的测量精度理论上可以达到毫米级。 由于超声波指向性强,能量消耗缓慢,在介质中传播距离远,因而超声波可以用于距离的测量。利用超声波检测距离,设计比较方便,计算处理也较简单,并且在测量精度方面也能达到要求。 超声波发生器可以分为两类:一类是用电气方式产生超声波,一类是用机械方式产生超声波。本课题属于近距离测量,可以采用常用的压电式超声波换能器来实现。 根据设计要求并综合各方面因素,可以采用AT89S51单片机作为主控制器,用动态扫描法实现LED数字显示,超声波驱动信号用单片机的定时器完成,超声波测距器的系统框图如下图所示: 超声波测距器系统设计框图 主要由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组成。采用AT89S51来实现对CX20106A红外接收芯片和TCT40-10系列超声波转换模块的控制。单片机通过P1.0引脚经反相器来控制超声波的发送,然后单片机不停的检测INT0引脚,当INT0引脚的电平由高电平变为低电平时就认为超声波已经返回。计数器所计的数据就是超声波所经历的时间,通过换算就可以得到传感器与障碍物之间的距离。

基于51单片机的超声波测距仪之倒车雷达作品设计毕业论文

基于51单片机的超声波测距仪之倒车雷达作品设计毕业论文

毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名:日期: 指导教师签名:日期: 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名:日期:

学位论文原创性声明 本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名:日期:年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名:日期:年月日 导师签名:日期:年月日

基于单片机的超声波测距系统实验报告

基于单片机的超声波测距系统实验报告

一、实验目的 1.了解超声波测距原理; 2.根据超声波测距原理,设计超声波测距器的硬件结构电路; 3.对设计的电路进行分析能够产生超声波,实现超声波的发送与接收,从而实现利用 超声波方法测量物体间的距离; 4.以数字的形式显示所测量的距离; 5.用蜂鸣器和发光二极管实现报警功能。 二、实验容 1.认真研究有关理论知识并大量查阅相关资料,确定系统的总体设计方案,设计出系 统框图; 2.决定各项参数所需要的硬件设施,完成电路的理论分析和电路模型构造。 3.对各单元模块进行调试与验证; 4.对单元模块进行整合,整体调试; 5.完成原理图设计和硬件制作; 6.编写程序和整体调试电路; 7.写出实验报告并交于老师验收。 三、实验原理 超声波测距是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波,从而测出发射和接收回波的时间差t,然后求出距S=Ct/2,式中的C为超声波波速。由于超声波也是一种声波,其声速C与温度有关。在使用时,如果温度变化不大,则可认为声速是基本不变的。如果测距精度要求很高,则应通过温度补偿的方法加以校正。声速确定后,只要测得超声波往返的时间,即可求得距离。这就是超声波测距仪的机理,单片机(AT89C51)发出短暂的40kHz信号,经放大后通过超声波换能器输出;反射后的超声波经超声波换能器作为系统的输入,锁相环对此信号锁定,产生锁定信号启动单片机中断程序,得出时间t,再由系统软件对其进行计算、判别后,相应的计算结果被送至LED显示电路进行显示。 (一)超声波模块原理: 超声波模块采用现成的HC-SR04超声波模块,该模块可提供 2cm-400cm 的非接触式距离感测功能,测距精度可达高到 3mm。模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。基本工作原理:采用 IO 口 TRIG 触发测距,给至少 10us 的高电平信号;模块自动发送 8 个 40khz 的方波,自动检测是否有信号返回;有信号返回,通过 IO 口 ECHO 输出一个高电平,高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2。实物如下图1。其中VCC 供5V 电源,GND 为地线,TRIG 触发控制信号输入,ECHO 回响信号输出等四支线。

超声波测距仪的设计说明

题目:超声波测距仪的设计 超声波测距仪的设计 一、设计目的: 以51单片机为主控制器,利用超声波模块HC-SR04,设计出一套可在数码管上实时显示障碍物距离的超声波测距仪。 通过该设计的制作,更为深入的了解51的工作原理,特别是51的中断系统及定时器/计数器的应用;掌握数码管动态扫描显示的方法和超声波传感器测距的原理及方法,学会搭建51的最小系统及一些简单外围电路(LED显示电路)。从中提高电路的实际设计、焊接、检错、排错能力,并学会仿真及软件调试的基本方法。 二、设计要求: 设计一个超声波测距仪。要求: 1.能在数码管上实时显示障碍物的实际距离; 2.所测距离大于2cm小于300cm,精度2mm。 三、设计器材: STC89C52RC单片机 HC-SR04超声波模块 SM410561D3B四位的共阳数码管 9014三极管(4) 按键(1) 电容(30PF2,10UF1) 排阻(10K),万用板,电烙铁,万用表,5V直流稳压电源,镊子,钳子,

导线及焊锡若干,电阻(200欧5)。 四、设计原理及设计方案: (一)超声波测距原理 超声测距仪是根据超声波遇到障碍物反射回来的特性进行测量的。超声波发射器向某一方向发射超声波,在发射同时开始计时,超声波在空气中传播,途中碰到障碍物就立即返回来,超声波接收器收到反射波就立即中断停止计时。通过不断检测产生波发射后遇到障碍物所反射的回波,从而测出发射超声波和接收到回波的时间差T,然后求出距离L。基本的测距公式为:L=(△t/2)*C 式中 L——要测的距离 T——发射波和反射波之间的时间间隔 C——超声波在空气中的声速,常温下取为344m/s 声速确定后,只要测出超声波往返的时间,即可求得L。 根据本次设计所要求的测量距离的围及测量精度,我们选用的是HC-SR04超声波测距模块。(如下图所示)。此模块已将发射电路和接收电路集成好了,硬件上不必再自行设计繁复的发射及接收电路,软件上也无需再通过定时器产生40Khz的方波引起压电陶瓷共振从而产生超声波。在使用时,只要在控制端‘Trig’发一个大于15us宽度的高电平,就可以在接收端‘Echo’等待高电平输出。单片机一旦检测到有输出就打开定时器开始计时。 当此口变为低电平时就停止计时并读出定时器的值,此值就为此次测距的时间,再根据传播速度方可算出障碍物的距离。 (二)超声波测距模块HC-SR04简要介绍 HC-SR04超声波测距模块的主要技术参数使用方法如下所述: 1. 主要技术参数: ①使用电压:DC5V ②静态电流:小于2mA ③电平输出:高5V

基于单片机的超声波测距仪的设计与实现毕业论文

基于单片机的超声波测距仪的设计与实现

中文摘要 本设计基于单片机AT89C52,利用超声波传感器HC-SR04、LCD显示屏及蜂鸣器等元件共同实现了带温度补偿功能可报警的超声波测距仪。我们以AT89C52作为主控芯片,通过计算超声波往返时间从而测量与前方障碍物的距离,并在LCD显示。单片机控制超声波的发射。然后单片机进行处理运算,把测量距离与设定的报警距离值进行比较判断,当测量距离小于设定值时,AT89C52发出指令控制蜂鸣器报警,并且AT89C52控制各部件刷新各测量值。在不同温度下,超声波的传播速度是有差别的,所以我们通过DS18B20测温单元进行温度补偿,减小因温度变化引起的测量误差,提高测量精度。超声波测距仪可以实现4m以内的精确测距,经验证误差小于3mm。 关键词:超声波;测距仪;AT89C52;DS18B20;报警

Design and Realization of ultrasonic range finder based ABSTRACT The design objective is to design and implement microcontroller based ultrasonic range finder. The main use of AT89C52, HC-SR04 ultrasonic sensor alarm system complete ranging production. We AT89C52 as the main chip, by calculating the round-trip time ultrasound to measure the distance to obstacles in front of, and displayed in the LCD. SCM ultrasonic transmitter. Then the microcontroller for processing operation to measure the distance and set alarm values are compared to judge distance, when measured distance is less than the set value, AT89C52 issue commands to control the buzzer alarm, and control each member refresh AT89C52 measured values. Because at different temperatures, ultrasonic wave propagation velocity is a difference, so we DS18B20 temperature measurement by the temperature compensation unit, reducing errors due to temperature changes, and improve measurement accuracy. Good design can achieve precise range ultrasonic distance within 4m, proven error is less than 3mm. Keywords:Ultrasonic;Location;AT89C52;DS18B20;Alarm

基于51单片机的超声波测距系统

基于51单片机的超声波测距系统 贾源 完成日期:2011年2月22日

目录 一、设计任务和性能指标 (3) 1.1设计任务 (3) 1.2性能指标 (3) 二、超声波测距原理概述 (4) 2.1超声波传感器 (5) 2.1.1超声波发生器 (5) 2.1.2压电式超声波发生器原理 (5) 2.1.3单片机超声波测距系统构成 (5) 三、设计方案 (6) 3.1AT89C2051单片机 (7) 3.2超声波测距系统构成 (8) 3.2.1超声波测距单片机系统 (9) 图3-1:超声波测距单片机系统 (9) 3.2.2超声波发射、接收电路 (9) 图3-1:超声波测距发送接收单元 (10) 3.2.3显示电路 (10) 四.系统软件设计 (11) 4.1主程序设计 (11) 4.2超声波测距子程序 (12) 4.3超声波测距程序流程图 (13) 4.4超声波测距程子序流程图 (14) 五.调试及性能分析 (14) 5.1调试步骤 (14) 5.2性能分析 (15) 六.心得体会 (15) 参考文献 (16) 附录一超声波测系统原理图 (18) 附录二超声波测系统原理图安装图 (19) 附录三超声波测系统原理图PCB图 (20) 附录四超声波测系统原理图C语言原程序 (21) 参考文献 (26)

一、设计任务和性能指标 1.1设计任务 利用单片机及外围接口电路(键盘接口和显示接口电路)设计制作一个超声波测距仪器,用LED数码管把测距仪距测出的距离显示出来。 要求用Protel 画出系统的电路原理图,印刷电路板,绘出程序流程图,并给出程序清单。 1.2性能指标 距离显示:用三位LED数码管进行显示(单位是CM)。 测距范围:25CM到 250CM之间。误差:1%。

超声波测距C语言源程序代码

超声波测距C语言源程 序代码 文档编制序号:[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]

/*{HZ即单位s的倒数}本晶振为12MHZ,因此外部的时钟频率为12MHZ,所以内部的时钟频率为(12M H Z)/12=1M H 即1000000HZ,而机械频率为1/(1MHZ),即每完成一次计算(即定时器的值加一)用时, 即1us(微秒).*/ /*************************************************************************** ********/ #include<> #define UC unsigned char #define UI unsigned int void delay(UI); sbit BX = P3^0;void TimeConfiguration(); a = 0; b = 0; c = 0; P2 =~ 0x00; goto loop; } time = TL0 + TH0*256; juli = ( int )( (time*/2 ); BAI = ( (juli%1000)/100 ); SHI = ( (juli%100)/10 ); GE = ( juli%10 ); /******************************************两种模式的距离显示 ********************************************/ if(juli > MAX) { Hong = 0; Lv = 1; while( t1-- ) { a = 0; b = 1; c = 1; P2 =~ CharacterCode[BAI]; delay(400); a = 1; b = 0; c = 1; P2 =~ CharacterCode[SHI]; delay(400); a = 1; b = 1; c = 0; P2 =~ CharacterCode[GE]; delay(390);

基于单片机的超声波测距结课论文

大学 无线通信课程设计报告基于单片机的超声波测距系统 专业:通信工程 学号:20085428 姓名:超越

基于单片机的超声波测距系统 1.设计原理概述 文章是对基于单片机的超声波测距系统的研究,首先要知道超声波测距的原理,它声波的一种,声波是物体机械振动状态(或能量)的传播形式。 超声波的特性: (1)超声波在介质传播过程中,会发生衰减和散射。由于受介质和杂质的阻碍或吸收,其强度会产生衰减。 (2)超声波声束能集中在特定的方向上,具有良好的指向性。超声波可以在固体、液体和气体中以不同的速度进行传播,其速度受介质温度、压力等因素的影响,但在相同外部环境下,超声波在同一介质中的传播速度是一常数。 (3)超声波在异种介质的界面上会产生发射、叠加等现象。 实用的超声测距方法有两种,一种是在被测距离的两端,一端发射,另一端接收的直接波方式,适用于身高计;一种是发射波被物体反射回来后接收的反射波方式,适用于测距仪。此次设计采用反射波方式。测距仪的分辨率取决于对超声波传感器的选择。超声波传感器是一种采用压电效应的传感器,常用的材料是压电瓷。由于超声波在空气中传播时会有相当的衰减,衰减的程度与频率的高低成正比;而频率高分辨率也高,故短距离测量时应选择频率高的传感器,而长距

离的测量时应用低频率的传感器。 声波在其传播介质中被定义为纵波。当声波受到尺寸大于其波长的目标物体阻挡时就会发生反射;反射波称为回声。假如声波在介质中传播的速度是已知的,而且声波从声源到达目标,而返回声源的时间可以测量得到,那么就可以计算出从声波到目标的距离。超声测距仪是根据超声波遇到障碍物反射回来的特性进行测量的,即: 上式中, L为待测距离,V(m/s) 为超声波在空气中的速度,T(s)为往返时间。由于超声波在空气中的传播速度与温度 T(℃)有如下关系: 温度每变化1℃,超声波速度变化0.6m/s。所以通过测温电路测量出当前温度,就可以计算出超声波在当前温度下的传输速度。通常声速随温度的变化比较大,因此产生的测量误差也比较大,所以若是在环境温度变化较大的环境下进行测量,考虑声速补偿的问题。 文章采用基于单片机的超声波测距系统,是利用单片机编程产生频率为40kHz的方波,经过发射驱动电路放大,使超声波传感器发射端震荡,发射超声波。超声波经反射回来后,由传感器接收端接收,再经接收电路放大、整形,控制单片机中断口。 以单片机为核心的超声波测距系统通过单片机记录超声波发射的时间和收到反射波的时间,读取时间差,计算时间差,计算距离,结果输出给LED显示。 单片机计时准确,测距精度高,而且单片机控制方便,计算简单,成本低。

用51单片机实现HC-SR04超声波测距程序

#include //包括一个52标准内核的头文件 #define uchar unsigned char //定义一下方便使用 #define uint unsigned int #define ulong unsigned long sbit Trig = P1^0; //产生脉冲引脚 sbit Echo = P3^2; //回波引脚 sbit test = P1^1; //测试用引脚 uchar code SEG7[10]={~0xC0,~0xF9,~0xA4,~0xB0,~0x99,~0x92,~0x82,~0xF8,~0x80,~0x90};//数码管0-9 uint distance[4]; //测距接收缓冲区 uchar ge,shi,bai,temp,flag,outcomeH,outcomeL,i; //自定义寄存器 bit succeed_flag; //测量成功标志 //********函数声明 void conversion(uint temp_data); void delay_20us(); void main(void) // 主程序 { uint distance_data,a,b; uchar CONT_1; i=0; flag=0; test =0; Trig=0; //首先拉低脉冲输入引脚 TMOD=0x11; //定时器0,定时器1,16位工作方式 TR0=1; //启动定时器0 IT0=0; //由高电平变低电平,触发外部中断 ET0=1; //打开定时器0中断 EX0=0; //关闭外部中断 EA=1; //打开总中断0 while(1) //程序循环 { EA=0; Trig=1; delay_20us(); Trig=0; //产生一个20us的脉冲,在Trig引脚 while(Echo==0); //等待Echo回波引脚变高电平 succeed_flag=0; //清测量成功标志 EX0=1; //打开外部中断 TH1=0; //定时器1清零 TL1=0; //定时器1清零 TF1=0; //

基于单片机超声波测距仪的设计本科毕业论文

毕业设计(论文) 设计(论文)题目:基于单片机的超声波测距 仪的设计

毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名:日期: 指导教师签名:日期: 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名:日期:

学位论文原创性声明 本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名:日期:年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名:日期:年月日 导师签名:日期:年月日

带温度补偿的超声波测距程序

/**程序:基于HC-SR04得超声波测距系统 *单片机型号:STC90C51612MHz *说明:开始连续进行7次超声波测距,每次测距间隔80ms, *完成后对7次结果排序并将最大得2个数值与最小得2个数值去除,对剩余得 *3个数值取平均值。完成后指示灯灭,输出结果到LCD1602上。测量超出范围则发出报警声、 *使用两个IO端口控制HC-SR04触发信号输入与回响信号输出, *以及一个T0定时器用于时间计数。 * 使用DS18B20测量环境温度,声速公式:V=334。1m/s+Temperature*0、61, *单片机晶振为12Mhz(11、953M),计数时为T=1us *计算公式:S=(334。1m/s+Temperature*0。61)*N*T/2,N为计数值=TH0*256+TL0*/ /*包含头文件*/ #include 〈reg51。h> #include 〈intrins。h> #define Delay4us(){_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();} /*宏定义*/ #define uchar unsignedchar?//无符号8位 #define uint?unsigned int//无符号16位 #define ulongunsigned long ?//无符号32位 /*全局变量定义*/ sbit BEEP=P1^5;??//报警测量超出范围 sbit Trig=P3^4; //HC-SR04触发信号输入 sbitEcho=P3^2;?//HC—SR04回响信号输出 float xdataDistanceValue=0。0;?//测量得距离值 float xdata SPEEDSOUND; ??//声速 float xdataXTALTIME; ?//单片机计数周期 uchar xdata stringBuf[6];??//数值转字符串缓冲 //LCD1602提示信息 uchar codePrompts[][16]= { ?{"Measure Distance"}, //测量距离 {"-Out of Range -"}, //超出测量范围 ?{"MAX range400cm "}, //测距最大值400cm {”MIN range 2cm"},?//测距最小值2cm {”"},?//清屏 }; uchar xdata DistanceText[]="Range: ";//测量结果字符串 uchar xdata TemperatureText[]="Temperature:";//测量温度值 /*外部函数声明*/ extern voidLCD_Initialize(); //LCD初始化 extern void LCD_Display_String(uchar*, uchar); externvoid ReadTemperatureFromDS18B20(); extern int xdataCurTempInteger; void DelayMS(uint ms);?//毫秒延时函数 voidDelay20us(); //20微秒延时函数 voidHCSR04_Initialize();//HCSR04初始化 float MeasuringDistance();?//测量距离

基于单片机的超声波测距仪设计

基于单片机的超声波测距仪设计

基于单片机的超声波测距仪设计 1总体设计方案介绍 1.1超声波测距原理 发射器发出的超声波以速度υ在空气中传播,在到达被测物体时被反射返回,由接收器接收,其往返时间为t,由s=vt/2即可算出被测物体的距离。由于超声波也是一种声波,其声速v 与温度有关,下表列出了几种不同温度下的声速。在使用时,如果温度变化不大,则可认为声速是基本不变的。如果测距精度要求很高,则应通过温度补偿的方法加以校正。 表1-1 超声波波速与温度的关系表 表1-1 1.2超声波测距仪原理框图如下图 单片机发出40kHZ的信号,经放大后通过超声波发射器输出;超声波接收器将接收到的超声波信号经放大器放大,用锁相环电路进行检波处理后,启动单片机中断程序,测得时间为t,再由软件进行判别、计算,得出距离数并送LED

显示。 图1-1 超声波测距仪原理框图 2 系统的硬件结构设计 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AT89C51或其兼容系列。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端口输出超声波换能器所需的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4位共阳LED数码管,段码用74LS244驱动,位码用PNP三极管8550驱动。 2.1 51系列单片机的功能特点及测距原理 2.1.1 51系列单片机的功能特点 5l系列单片机中典型芯片(AT89C51)采用40引脚双列直插封装(DIP)形式,内部由CPU,4kB的ROM,256 B的RAM,2个16b的定时/计数器TO和T1,4个8 b的工/O端I:IP0,

基于51单片机的超声波测距仪设计.

江苏经贸职业技术学院毕业设计(论文)

单片机的超声波测距仪设计基于题目:MCS51 ) 信息技术学院系 (院 12应用电子专业 班级1227031128 号学学生姓名万小伟董李江职校内导师称老师 职夏国平企业导师称工程师 职企业导师潘仕美称研究生 5年2015月日12 基于MCS51单片机的超声波测距仪设计 摘要:伴随着社会的发展,人们的生活质量不断地提高,各个的城市不断地在 发展,当然城市的排水系统得到了很大的发展和改进,由于很多的原因和很多的因素,每个城市的排水系统,现在的城市的发展和建设往往忽略一些重要的项目

那就是排水系统。所以好多的城市经常出现开挖已经建设好的建筑和工程设施来改进排水系统因此他们忽视到这个问题的严重性。 因此,我的论文设计是采用以AT89C51单片机为核心的高精度、微型化数字显示超声波测距仪的硬件电路和软件设计方法它还有一个重要的指标那就是低成本一种的设计方法。 通过一系列的实验反馈,这个软件设计的非常的合理、低成本、实时性良好,经过开发和研究,因此在许多的方面得到很多的发展和有效的解决一些重要的问题比如在汽车的倒车,建筑的工地上,还有一些重要的工业现场的重要的位置等等。 关键词:超声波测距仪AT89C51 The design of ultrasonic range finder based on MCS51 Abstract:With the development of science and technology, the improvement of people's standard of living, speeding up the development and construction of the city. urban drainage system have greatly developed their situation is constantly improving. control system Free sewage culvert clear guarantee robot, the robot is designed to clear the culvert sewage to the core. At the core of the design using AT89C51 low-cost, high accuracy, Micro figures show that the ultrasonic range finder hardware and software design methods. signal processing, and the ultrasonic range finder function. On the basis of the overall system design, hardware and software by the end of each module. Keywords: Silent Wave Measure Distance AT89S52

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