超声波测距仪设计论文 (2)

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1、目录摘要：2前言31.超声波测距仪的内容及意义41.1超声波测距的意义41.2超声波测距内容42.系统方案选择52.1方案一52.2方案二52.3方案确定53.系统硬件电路设计53.1单片机最小系统模块53.2超声波谐振频率调理电路模块63.3超声波回路接收处理电路模块73.4液晶1602显示模块73.5直流稳压电源模块84.系统软件程序设计84.1程序设计85.系统软硬件调试95.1硬件调试95.2软件调试95.3测试结果106.调试中遇到的问题10总结11参考文献12致谢13附录一系统整体电路图14附录二元器件清单16超声波测距仪摘要：电子测距仪要求测量范

2、围在20cm-7m，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。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，也可用于液位、井深、管道长度的测量等场合。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。我的测距仪采用HEF4049反相器和CX20106搭接电路实现了超声波的发射与

3、接收。采用STC89C52单片机为该测距仪的控制核心，实现发射电路的控制和接收数据的处理。并且用液晶1602稳定显示测量的距离。这个测距仪在32.5cm-3m的距离内测量精度可达1cm，并且易于调试，成本低廉，具有很强的实用价值和良好的市场前景。关键词：超声波传感器，单片机，测距仪，液晶前言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然后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。这就是本系统的测量原理。这里声波传播的介质为空

4、气，采用不可见的超声波。接收回路中测得的超声波信号共有两个波束，第一个波束位余波信号，即超声波接收头在发射头发射信号（一组40KHz的脉冲）后，马上就接收到了超声波信号，并持续一段时间。另一个波束为有效信号，即经过被测物表面反射的回波信号。超声波测距时，需要测的是开始发射到接收到信号的时间差，需要检测的有效信号为反射物反射的回波信号，故要尽量避免检测到余波信号，这也是超声波检测中存在最小测量盲区的主要原因。软件控制脉冲发射、检测回波信号：程序采用的是脉冲测量法，由单片机引脚产生40KHz的脉冲信号，每次测量发射的脉冲数至少要12个完整的40KHz脉冲。同时发射

5、信号前打开计数器，进行计时；等计时到达一定值后再开启检测回波信号，以避免余波信号的干扰。采用外部中断对回波信号进行检测（回波信号送到单片机的为一序列方波脉冲）。接收到回波信号后，马上读取计数器中的数值，此数据即为需要测量的时间差数据。经过处理后得到这一次测距值。假设室温下声波在空气中的传播速度是335.5m/s，测量得到的声波从声源到达目标然后返回声源的时间是t秒，则距离d可以由公式(1-1)计算：d=33550(cm/s)*t(s)(1-1)因为声波经过的距离是声源与目标之间距离的两倍，声源与目标之间的距离应该是d/2。1.超声波测距仪的内容及意义1.1超声

6、波测距的意义随着现代科技的发展，人们的生活节奏加快，高效的、人性化测距仪得到了广泛的应用。当超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然后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。利用超声波的高可靠性和无接触性，在现在的高难度的应用和普遍的多次快速应用场合已经得到了广泛的应用。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，也可用于液位、井深、管道长度的测量等场合。1.2超声波测距内容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

7、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1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。温度（℃）-30-20-100102030100声速（m／s）313319325323338344349386表1超声波波速与温度的关系表具体控制方法如图1所示，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

8、断程序，测得时间为t，再由软件进行判别