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》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、基于单片机的超声波测距仪设计目录1目的12本设计的主要研究内容22.1超声波测距的原理22.2设计的主要内容23超声波测距硬件电路设计33.1超声波测距系统电路总体设计方案34超声波测距系统电路各部分模块的设计44.1超声波发射接收电路的设计44.1.1超声波发射部分44.1.2超声波接收部分44.1.3LCD显示部分54.1.4报警部分65系统软件设计75.1程序代码：76系统误差分析146.1温度对实验的影响141目的1.1选择超声波测距的原因超声波测距是近十几年来随着集成电路技术迅速发展才开始应用的,相对于其它诸多测距方法而言,超声波测距的优点突出。运用到现代距离测量

2、的新要求的现代装置中,相对于智能小车、红外感应太阳能路灯控制系统和液晶显示，我认为我们的优势十分明显。智能小车他们工序过于繁琐，虽然可利用程度最高，但很难在短时间内完成这样一个高质量的任务。红外感应太阳能路灯控制系统，虽然能完成，但以后的发展空间不大，在现在几乎已经非常普及了。液晶显示，虽然前卫，但发展空间已不大。1本设计的主要研究内容1.1超声波测距的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，然后求出距离(1-1)式(1-1)中的c为超声波在空气中传播的速度。1.2设计的主要内容单片机控制超声波模块发射及检波接收，其

3、系统原理框图如图1所示。图1超声波测距系统框图通过P1.0发一个40KHz的方波脉冲信号，遇被测物反射后回波被超声波接收换能器接收。进行相关处理后，输入单片机的INT0（P3.2）脚产生中断，计算中间经历的时间,然后根据公式（1-1）算出距离。1超声波测距硬件电路设计1.1超声波测距系统电路总体设计方案由单片机STC89s52编程产生40KHz的方波脉冲，由P1.0口输出，就可以在接收口P3.2（Echo引脚）等待高电平输出。一旦有高电平出处，即在模块中经过放大电路，驱动超声波发射探头发射超声波。发射出去的超声波经障碍物反射回来后，由超声波接收头接收到信号，通过接收电路的检

4、波放大、积分整形及一系列处理，接收口P3.2口即变为低电平，读取单片机中定时器的值。单片机利用声波的传播速度和发射脉冲到接收反射脉冲的时间间隔计算出障碍物的距离，并由液晶显示出来。该测距装置是由超声波模块、单片机和LCD显示电路组成。传感器输入端与发射接收电路组成超声波测距模块，模块的输出输入端与单片机相连接，单片机的输出端与显示电路输入端相连接。其时序图如图3-1所示。图2时序图超声波测距模块的发射端在T0时刻发射方波，同时启动定时器开始计时，当收到回波后，产生一负跳变到单片机中断口，单片机响应中断程序，定时器停止计数。计算时间差，即可得到超声波在媒介中传播的时间t，由此

5、便可计算出距离。1超声波测距系统电路各部分模块的设计1.1超声波发射接收电路的设计1.1.1超声波发射部分超声波发射部分是为了让超声波发射换能器TCT40－16T能向外界发出40kHz左右的方波脉冲信号.编程由单片机P1.0端口输出40kHz左右的方波脉冲信号，由于单片机端口输出功率不够，40kHz方波脉冲信号分成两路，送给一个由74HC04组成的推挽式电路进行功率放大以便使发射距离足够远，满足测量距离要求，最后送给超声波发射换能器TCT40－16T以声波形式发射到空气中。发射部分的电路，如图2所示。图中输出端上拉电阻R31，R32，一方面可以提高反向器74HC04输出高电

6、平的驱动能力，另一方面可以增加超声换能器的阻尼效果，缩短其自由振荡的时间。1.1.2超声波接收部分上述TCT40－16T发射的在空气中传播，遇到障碍物就会返回，超声波接收部分是为了将反射波(回波)顺利接收到超声波接收换能器TCT40－16R进行转换变成电信号，并对此电信号进行放大、滤波、整形等处理后，这里用索尼公司生产的集成芯片CX20106，得到一个负脉冲送给单片机的P3.2(INT0)引脚，以产生一个中断。接收部分的电路，如图3所示。1.1.1LCD显示部分本设计显示部分采用字符型TC1602液晶显示所测距离值。TC1602显示的容量为2行16个字。液晶显示屏有微功耗、

7、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧、使用方便等诸多优点，与数码管相比，显得更专业、美观。使用时，可将P0与LCD的数据线相连，P2口与LCD的控制线相。连如5图LCD仿真图5LCDPROTRUS仿真其中，TC1602第4脚RS为寄存器选择，第5脚RW为读写信号线，第6脚E为使能端。第7～14脚：D0～D7为8位双向数据线。这里要注意的是，为了布线方便，单片机端的D0～D7是接到LCD／602的D1～D0，正好相反，因此在编写软件时需要做处理，使读取正确。1.1.1报警部分采用一个蜂鸣器，由P1.2输出一定频率的信号，在