简易超声波测距装置

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1、2011年全国大学生电子设计竞赛简易超声波测距装置（B题）【高职组】8摘要：设计中利用单片机C8051F020控制超声波模块测距，由MCU控制时间计数，计算超声波从发射至接收的往返时间，从而算出实际距离。整个系统由超声波收发单元、温度测量单元、显示单元和控制单元4个单元组成。软件部分主要由主程序、超声波发生子程序、超声波接收中断程序及显示子程序等部分组成。设计给出了系统构成、电路设计、程序编程，系统具有易控制、工作可靠、测距的准确率高。关键词：超声波模块温度测量单元单片机C8051F0208Abstract:thedesignof

2、C8051F020SCMcontrolusingultrasonicrangingfromMCUcontroltime,count,thecalculationtoreceivefromthelaunchultrasonicround-triptime,andgettheactualdistance.Thewholesystemconsistsofultrasonictransceiverunit,temperaturemeasurementunit,displayunitandcontrolunit4unit.Themainpa

3、rtofthemainprogramsoftware,ultrasonichappensubroutines,ultrasonicreceivinginterruptionprogramanddisplaysubroutinescomponents.Designgivesthesystemstructure,circuitdesign,programming,thesystemhastheeasycontrol,reliableworking,rangingaccuracyishigh.Keywords:Ultrasonic，te

4、mperaturemeasurementunit，C8051F020SCMmodule8目录1、方案论证11.1总体方案11.2收发单元方案论证12、硬件电路设计22.1Parallax28015系列超声波传感器22.2单片机C8051F02023、理论分析33.1超声波测距的原理33.2计算超声波传输时间34、软件设计45、系统测试……………………………………………………55.1实验数据处理55.2误差分析66、总结67、参考文献6附录一：元器件料表7附录二：整体电路图88简易测距装置1、方案论证1.1总体方案本文主要采用单片机

5、控制技术，实现精确的超声波测距方案，整个系统由超声波收发单元、温度测量单元、显示单元和控制单元4个单元组成。其中，超声波收发单元主要实现超声波的发送和接收；温度测量单元主要测量外界温度，由于外界的温度对超声波的速度有影响，实现温度补偿，提高准确度；显示单元实现测量数据的显示；单片机为控制单元，完成指令发送，接收数据，进行计算等任务。超声波收发信号处理温度测量液晶显示单片机（C8051）图1系统方框图1.2总体方案论证方案一：超声波测距方案，超声波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

6、，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。在计算精度和总体有效性、超声波距离检测方面占优越,尤其相比与其他低成本的远程检测系统。不适用于测量距离超过3米。方案二：红外测距方案，用调制的红外光进行精密测距的仪器，测程一般为1-5公里。利用的是红外线传播时的不扩散原理8：因为红外线在穿越其它物质时折射率很小，所以长距离的测距仪都会考虑红外线，而红外线的传播是需要

7、时间的，当红外线从测距仪发出碰到反射物被反射回来被测距仪接受到再根据红外线从发出到被接受到的时间及红外线的传播速度就可以算出距离。红外测距的优点是便宜，易制，安全，缺点是精度低，距离近，方向性差。综上所述，设计选用的是方案一，超声波传感器结构简单、体积小、成本低、技术难度小、信息处理简单可靠、易于小型化和集成化，最重要的是精度更高一些。2、硬件电路设计设计超声波测距系统是由parallax28015系列传感器和单片机C8051F020构成，由LCD-12864显示。2.1Parallax28015系列超声波传感器此超声波传感器模块

8、是集发送与接收一体的一种传感器。传感器有三个引脚，一个为VDD,一个GND,一个控制端SIG，当给控制端一个2us-5us的正脉冲，等待750us，再给SIG端一个高电平就开始计时，超声波传感器模块就产生发射频率为40kHz的超声波，当超声波接收回