超聲波測距儀 kechengsheji

1、超聲波測距儀摘要：超聲波具有指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，傳播距離較遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，所以，在利用傳感器技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)相結(jié)合的測距方案中，超聲波測距是目前應(yīng)用最普遍的一種，它廣泛應(yīng)用于防盜、倒車?yán)走_(dá)、水位測量、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場。本文介紹了一種基于STC89C52單片機(jī)的超聲波測距儀，利用STC89C52的計(jì)數(shù)器可以獲得超聲波在兩探頭之間的飛行時(shí)間，已知超聲波的傳播速度和飛行時(shí)可以獲得探頭和障礙物之間的距離。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠，有良好的測量精度。關(guān)鍵詞：STC89C52；計(jì)數(shù)器；超聲波速度；飛行時(shí)間；距離。目錄1. 超聲波測距原理 . 12. 系統(tǒng)各部分電路設(shè)計(jì) . 22.1發(fā)射模塊設(shè)

2、計(jì) . 32.2接受模塊設(shè)計(jì) . 43. 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) . 53.1超聲波測距器的算法設(shè)計(jì) . 53.2主程序 . 53.3超聲波發(fā)生子程序和超聲波接收中斷子程序 . 64. 調(diào)試及性能分析 . 6參考文獻(xiàn) . 7附錄一：電路原理圖 . 8附錄二：程序清單 . 9一、超聲波測距原理在測距方面，按測量范圍或測量精度可分很多種類。但根據(jù)測量須傳感器主要分為電測和光測，電測精度相對(duì)較低，對(duì)環(huán)境要求不是特別高；光測精度在一定范圍內(nèi)可達(dá)納米級(jí)，但對(duì)環(huán)境要求很高；而超聲波測距主要足因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡單容易集成且體積小，且能滿足一定的精度而被廣泛應(yīng)用于工業(yè)中。目前測量距離一般都采用波在介質(zhì)中的傳播速度和時(shí)間關(guān)系進(jìn)

3、行測量。常用的技術(shù)主要有激光測距、微波雷達(dá)測距和超聲波測距三種。超聲波具有指向性強(qiáng)、能量消耗緩慢且在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)的優(yōu)點(diǎn)，因而經(jīng)常用于距離的測量。超聲波測距主要應(yīng)用于建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場和移動(dòng)機(jī)器人的研制上，可在潮濕高溫，多塵等惡劣環(huán)境下工作。例如：液位、厚度、管道長度等場合。相比于其它定位技術(shù)而言，超聲波定位技術(shù)成本低、精度高、操作簡單、工作穩(wěn)定可靠，非常適合于短距離測量定位。STC89C52單片機(jī)為許多控制提供了高度靈活和低成本的解決辦法。充分利用它的片內(nèi)資源，即可在較少外圍電路的情況下構(gòu)成功能完善的超聲波測距系統(tǒng)。本文介紹一種以STC89C52單片機(jī)為核心的低成本、高精度、

4、LCD液晶顯示的超聲波測距儀的硬件電路和軟件設(shè)計(jì)方法。實(shí)際使用證明該儀器工作穩(wěn)定，性圖1.1 超聲波測距儀系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖由單片機(jī)STC89C52編程產(chǎn)生40kHz的方波，由P1.2口輸出，再經(jīng)過放大電路，驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)射探頭發(fā)射超聲波。發(fā)射出去的超聲波經(jīng)障礙物反射回來后，由超聲波接收探頭接收到信號(hào)，通過接收電路的檢波放大、積分整形及一系列處理,送至單片機(jī)。單片機(jī)利用聲波的傳播速度和發(fā)射脈沖到接收反射脈沖的時(shí)間間隔計(jì)算出障礙物的距離,并由單片機(jī)控制顯示出來。該測距裝置是由超聲波傳感器、單片機(jī)、發(fā)射/接收電路和LCD液晶顯示器組成。傳感器輸入端與發(fā)射接收電路相連,接收電路輸出端與單片機(jī)相連接,單片機(jī)的

5、輸出端與顯示電路輸入端相連接。其時(shí)序圖如圖：圖1.2 超聲波測距儀工作時(shí)序圖單片機(jī)在T0時(shí)刻發(fā)射方波，同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器開始計(jì)時(shí)，當(dāng)收到回波后，產(chǎn)生一負(fù)跳變到單片機(jī)中斷口，單片機(jī)響應(yīng)中斷程序，定時(shí)器停止計(jì)數(shù)。計(jì)算時(shí)間差，即可得到超聲波在媒介中傳播的時(shí)間t，由此便可計(jì)算出距離。二、系統(tǒng)各部分電路設(shè)計(jì)2.1 發(fā)射模塊設(shè)計(jì)由單片機(jī)控制555構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生40kHZ的方波脈沖陣列經(jīng)過兩路反相器增強(qiáng)后輸出，驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)射探頭發(fā)射超聲波。圖中C1、C2兩個(gè)電容是為了濾除輸出信號(hào)中的直流信號(hào)而設(shè)計(jì)的，C6為退偶電容，避免電路中的噪聲對(duì)電源產(chǎn)生干擾，C5為旁路電容，用來濾掉電源中的高頻噪聲。壓電式超聲波換能器是利用壓電晶體的諧振來工作的。超聲波換能器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖5所示，它有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號(hào)，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率，壓電晶片將會(huì)發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)產(chǎn)生超聲波，這是它就是一個(gè)超聲波發(fā)生器；反之，如果兩電極未加外電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波時(shí)，將壓迫壓電晶片振動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，這時(shí)它就成為超聲波接收換能器了。超聲波發(fā)生換能器與接收換能器在結(jié)構(gòu)上稍有不同，使用時(shí)應(yīng)分清器件上的標(biāo)志。圖2.1.1 超聲波發(fā)送電路圖2.1.2 超聲波換能器內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.2 接受模塊設(shè)計(jì)回響信號(hào)經(jīng)過NE5532兩級(jí)放大后放大了10000倍，將放大了10