超声波测距仪28097

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1、宁波理工学院大作业题目超声波测距仪姓名吴昱李崇辉学号30904011143090401101分院信息科学与工程分院班级09通信工程3班指导教师孙林军完成时间2012年11月11日12摘要本设计介绍了基于单片机控制的超声测距仪的原理：由AT89C51控制定时器产生超声波脉冲并计时，计算超声波自发射至接收的往返时间，从而得到实测距离，并且在数据处理中采用了温度补偿的调整，用四位LED数码管切换显示距离和温度。整个硬件电路由超声波发射电路、超声波接收电路、电源电路、显示电路等模块组成。各探头的信号经单片机综合分析处理，实现超声波测距仪的各种功能。在此基础上设计了系统的总体

2、方案，最后通过硬件和软件实现了各个功能模块。相关部分附有硬件电路图、程序流程图，给出了系统构成、电路原理及程序设计。此系统具有易控制、工作可靠、测距准确度高、可读性强和流程清晰等优点。实现后的作品可用于需要测量距离参数的各种应用场合。关键词：AT89C51，超声波，测距12目录第1章概述21.1背景21.2意义2第2章超声波测距原理32.1超声波简介32.2超声波测距原理3第3章硬件设计33.1系统功能33.2模块设计43.2.1超声波测距模块43.2.2显示模块53.2.3温度传感器63.2.4发射模块73.2.5接收模块73.2.6电源模块8第4章软件设计94.

3、1软件介绍94.2超声波发送子程序及接收程序104.3距离计算程序10第5章总结11第1章概述1.1背景随着科学技术的快速发展，超声波将在传感器中的应用越来越广。但就目前技术水平来说，人们可以具体利用的传感技术还十分有限，因此，这是一个正在蓬勃发展而又有无限前景的技术及产业领域。展望未来，超声波传感器作为一种新型的非常重要有用的工具在各方面都将有很大的发展空间，它将朝着更加高定位高精度的方向发展，以满足日益发展的社会需求。1.2意义12在现实生活中，一些传统的距离测量方式在某些特殊场合存在不可克服的缺陷，例如，液面测量就是一个距离测量，传统的电极法是采用差位分布电极

4、，通过给电或脉冲检测液面，电极长期浸泡在水中或其它液体中，极易被腐蚀、电解，从而失去灵敏性。而利用超声波测量距离可以很好地解决这一问题。目前市面上常见的超声波测距系统不仅价格昂贵，体积过大而且精度也不高等种种因素，使得在一些中小规模的应用领域中难以得到广泛的应用。为解决这一系列难题，本文设计了一款基于AT89C51单片机的低成本、高精度、微型化的超声波测距仪。第2章超声波测距原理2.1超声波简介我们知道，当物体振动时会发出声音。科学家们将每秒钟振动的次数称为声音的频率，它的单位是赫兹。我们人类耳朵能听到的声波频率为20～20000赫兹。当声波的振动频率大于20000

5、赫兹或小于20赫兹时，我们便听不见了。因此，我们把频率高于20000赫兹的声波称为“超声波”。通常用于医学诊断的超声波频率为1～5兆赫。超声波具有方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远等特点。可用于测距，测速，清洗，焊接，碎石等。在医学，军事，工业，农业上有明显的作用。2.2超声波测距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。限制该系统的最大可测距离存在四个因素：超声波的幅度、反射物的质地、反射和入射声波之间的夹角以及接收

6、装置的灵敏度。接收装置对声波脉冲的直接接收能力将决定最小可测距离。超声波的波速c与温度有关，表1-1列出了几种不同温度下的波速。表1-1声速与温度的关系温度(℃)－30－20－100102030100声速(m/s)313319325331338344349386可以推导得出，温度和波速大概有c=331.5+0.607T这样的规律，波速确定后，只要测得超声波往返的时间t，即可求得距离S。第3章硬件设计3.1系统功能12超声波测距仪系统结构如图3.1所示。它主要由单片机、超声波发射及接收电路、超声波传感器、温度传感器、显示电路及电源电路组成。系统主要功能包括：超声波的发

7、射、接收，并根据计时时间计算测量距离；检测空气温度用于距离计算的补偿；显示器显示距离、温度。图3.1系统总体框图3.2模块设计3.2.1超声波测距模块DYP-ME007超声波测距模块可提供3cm--3.5m的非接触式距离感测功能，图3.2为DYP-ME007外观，包括超声波发射器、接收器与控制电路。其基本工作原理为给予此超声波测距模块一触发信号后发射超声波，当超声波投射到物体而反射回来时，模块输出一回响信号，以触发信号和回响信号间的时间差，来判定物体的距离。使用本模块，占用单片机的两个IO口，一个IO口做为触发端。一个IO口做为回波PWM信号捕捉引脚。先在TRI