基于at89s52单片机超声波测距系统

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1、AT89S52单片机超声波测距系统目录一、设计任务和性能指标31.1设计任务31.2性能指标3二、超声波测距原理概述42.1超声波传感器52.1.1超声波发生器52.1.2压电式超声波发生器原理52.1.3单片机超声波测距系统构成5三、设计方案63.1AT89S52单片机73.2超声波测距系统构成83.2.1超声波测距单片机系统8图3-2：超声波测距单片机系统93.2.2超声波发射、接收电路9图3-3：超声波测距发送接收单元103.2.3显示电路10四.系统软件设计114.1主程序设计114.2超声波测距子程序124.3超声波测

2、距程序流程图134.4超声波测距程子序流程图14五.调试及性能分析145.1调试步骤145.2性能分析15参考文献15附录一：基于AT89S52单片机超声波测距系统电原理图16附录二基于AT89S52单片机超声波测距系统PCB图17附录三基于AT89S52单片机超声波测距系统焊接组装图18附录四基于AT89S52单片机超声波测距系统C语言原程序19附录五附录:元件清单24一、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

3、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：40CM到500CM之间。误差：1%。二、超声波测距原理概述超声波是由机械振动产生的,可在不同介质中以不同的速度传播。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。超声测距是一种非接触式的检测方式。与其它方法相比，如电磁的或光学的方法，它不受光线、被测对象颜色等影响。对于被测物处于黑暗、

4、有灰尘、烟雾、电磁干扰、有毒等恶劣的环境下有一定的适应能力。因此在液位测量、机械手控制、车辆自动导航、物体识别等方面有广泛应用。特别是应用于空气测距，由于空气中波速较慢，其回波信号中包含的沿传播方向上的结构信息很容易检测出来，具有很高的分辨力，因而其准确度也较其它方法为高;而且超声波传感器具有结构简单、体积小、信号处理可靠等特点。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。超声波测距的方法有多种，如相位检测法、声波幅值检测法和渡越时间检测法等。相位检测法虽然精度高，但检测

5、范围有限;声波幅值检测法易受反射波的影响。本仪器采用超声波渡越时间检测法。其原理为:检测从超声波发射器发出的超声波，经气体介质的传播到接收器的时间，即渡越时间。渡越时间与气体中的声速相乘，就是声波传输的距离。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时单片机开始计时，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停止计时。超声波在空气中的传播速度随温度变化，其对应值如表2-1，根据计时器记录的时间t(见图2-1)，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即:s=vt/2。表2-1声速与温度的关

6、系温度(℃)－30－20－100102030100声速(m/s)313319325323338344349386图2-1超声波测距时序图2.1超声波传感器2.1.1超声波发生器为了研究和利用超声波，人们已经设计和制成了许多超声波发生器。总体上讲，超声波发生器可以分为两大类: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。电气方式包括压电型、磁致伸缩型和电动型等;机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。它们所产生的超声波的频率、功率和声波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前较为常用的是压电式超声波发生器。2.1.2压电式超

7、声波发生器原理压电型超声波传感器的工作原理：它是利用压电效应的原理，压电效应有逆效应和顺效应，超声波传感器是可逆元件，超声波发送器就是利用压电逆效应的原理。所谓压电逆效应如图2-2所示，是在压电元件上施加电压，元件就变形，即称应变。若在图a所示的已极化的压电陶瓷上施加如图b所示极性的电压，外部正电荷与压电陶瓷的极化正电荷相斥，同时，外部负电荷与极化负电荷相斥。由于相斥的作用，压电陶瓷在厚度方向上缩短，在长度方向上伸长。若外部施加的极性变反，如图c所示那样，压电陶瓷在厚度方向上伸长，在长度方向上缩短。图2-2压电逆效应图2.1.3

8、单片机超声波测距系统构成单片机AT89S52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，读出时间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