基于單片機的超聲波測距第三稿

摘量技術(shù)的一種，由于其方向性好、能力強、適用范圍廣、并且不受光線、煙到物后返回的時間來測量前方物體的距離。本設(shè)計是利用STC89C52單片機作為測距和顯示的控制模塊。采用超聲波傳感器作為測距的檢測模塊，利用聲波的反射和單片機精確的定時功能，可以精確的檢測出前方物體的距離。該測距設(shè)計是用LCD1602液晶顯示屏來作為顯示模塊，利用LCD的并口通信可以及時的將所測的距離在液晶屏上顯示出來。：單片機；超聲波傳感器；非接觸式測量技術(shù)；LCD1602Withthecontinuousdevelopmentofthecontroltechnologyofthesinglechipputerandsensor,non-contactdetectiontechnologyhasbeenwidelyusedvariousfields.Inthefieldofindustrialautomaticcontrol,constructionengineeringmeasurement,inligenttransportation,robotobstacleavoidanceandotherareasisparticularlyimportant.Therearealotofmethodsaboutranging,Ultrasonicrangingnon-contactmeasurementtechnologyasakind,duetoitsdirection,strongabilitytopenetrate,applicablerangewide,andisnotaffectedbythelight,smoke,theinfluenceoffactorssuchaselectromagneticinterferenceiswidelyusedinvariousoccasions.Ultrasonicrangingisbasedonultrasonicsensormodule,usingultrasonicsensorstodetectobjectsinfrontofthedistance,accordingtoultrasonicfromlaunchtoencounterobstaclestoreturnintimetomeasurethedistancetotheobjectinfront.ThisdesignistheuseofSTC89C52singlechip puterasthecorecontrolmoduleofranginganddisy.Theultrasonicsensorisusedasthedetectionmoduleofthedistancemeasurement,byusingthereflectionofsoundwaveandtheprecisetimingfunctionofthesinglechip puter,thedistancebetweenthefrontobjectandtheobjectcanbedetectedaccuray.TherangingdesignistousetheLCD1602LCDscreenasthedisymodule,byusingLCDparallelcommunication,themeasureddistancewillbedisyedontheLCDscreentimely.:Singlechip puter;ultrasonicsensor;non-contactmeasurementtechnique;LCD1602.122.1設(shè)計的目 2-2.2設(shè)計要 2-2.3方案的選擇比較和確 2-44LCD16026STC89C527電源系統(tǒng)99101010程序的編譯與.........................................-10Proteus111212121313.................................................-13 -6.4誤差分析及解決方 - - -附 -近年來，超聲波這個詞已被越來越多的人所知曉，超聲波的用途也已經(jīng)滲透到各個領(lǐng)域。那究竟什么是超聲波呢？超聲波在我們的生活中到底有哪些用途呢？我們?nèi)硕苈牭降穆暡ǖ念l率范圍為20Hz-20000Hz,當(dāng)聲波的頻率超過此范圍，我們就聽不見了。所謂超聲波，就是指聲波的頻率大于20KHz波有兩個特點，一個是沿直線，一個是能量大，它在各個領(lǐng)域的應(yīng)用都是圍繞這兩個特點展開的超聲波的方向性好能力強易于獲得較集中的能量在介質(zhì)中的距離遠，因此在醫(yī)學(xué)、軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等諸多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。例如，在醫(yī)學(xué)上，利用超聲波巨大的能量可以內(nèi)的腎、膽；“B超”是根據(jù)病變內(nèi)臟和健康內(nèi)臟對超聲波反射能力的不同進行造影，幫助醫(yī)生分析內(nèi)的病變；聲納向各個方向發(fā)射超聲波，超聲波遇到魚群后反射回來漁船就可以知道魚群的具置了此外超聲波還可以用來超聲鉆孔超聲、超聲波殺菌等等。而物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展就是智能化，測距和避障作為智能化的一部分，它們的作用也是越來越重要了?，F(xiàn)如今的很多地方智能設(shè)備有測距和避障的功能，實際上這兩個功能的實現(xiàn)原理是一樣的，只不過要看具體的作用是什么。比如說，同樣的超聲波收發(fā)設(shè)備，在工業(yè)機器人上不但可以用來測距，也可以用來避障。測距的方法有很多，目前的測距方法主要有超聲波測距、激光測距、測距和紅外測而利用超聲波測距，不但測量距離較遠，受環(huán)境因素的影響較小，而且具有很好的精準性。眾所周知，蝙蝠的精確定位就是利用超聲波的回聲原理實現(xiàn)的，蝙蝠利用該原理可以準確的知道食物的位置，而現(xiàn)在的也是利用蝙蝠的超聲波的回聲定位原理實現(xiàn)的。不管是蝙蝠的定位還是工業(yè)機器人的避障，最終都是在測距，所以超聲波測距是一個很值得研究的技術(shù)。本設(shè)計主要是以單片機作為主控，利用超聲波傳感器來對物體的距離量，并將測量的結(jié)果在液晶屏上顯示出來。在單片機的選擇方面，采用了比較先進的STC89C52系列單片機為控制STC89C52采用CMOS工藝功耗很低本設(shè)計和實際生活聯(lián)系緊密，具有一定的現(xiàn)實意義。CLCD1602和采樣頻率高的數(shù)據(jù)的較好的選擇，但是ARM的成本較高，而且編程復(fù)雜。51方案二，處理數(shù)據(jù)的能力比較適合本設(shè)計的要求，性價比很好，充分利用了STC89C52方案一：采用超聲波傳感器。超聲波傳感器主要是通過計算超聲波從發(fā)射到遇到物后返回的時間來測量物的距離由于超聲波具有頻率高波長短沿直線等特點，因而其力強，能量大，在過程中衰減少，可以測量的距離較遠。方案二：采用紅外測距離傳感器。紅外線測距離傳感器是利用紅外線發(fā)射管發(fā)射紅外線，遇到物后返回，反射回的紅外線被紅外線接收管接收，根據(jù)接收到的紅外線強度的不同來測量物的距離紅外線距離傳感器具有價格便宜制作簡單等優(yōu)點。LED0-9I/OLCD.3大，可以認為超聲波的速度基本上保持不變。超聲波波速與溫度的關(guān)系如物一個15us的高電平脈沖 前方是否有否是超聲波接收器是否接收到反否是Echo口的信號 否是3.1.2溫度---0平，R/WLCDLCDRS，R/WLCDRS，R/WLCDLCD160.23.2.1LCD16023.2.2LCD1602STC89C52單片機是宏晶科技生產(chǎn)的一款低功耗、超強、高性能、采用CMOS88KFlash512RAM32I/O，3651STC89C52制。51單片機具有最基本的計算機的最小系統(tǒng)，最小系統(tǒng)是單片機正常工作的部分。單片機的最小系統(tǒng)由時鐘電路，復(fù)位電路和單片機組成。雖然單片機的時鐘可以由單片機內(nèi)部產(chǎn)生，但是這樣產(chǎn)生的時鐘頻率不高，而且也不是很穩(wěn)定，所以還需外接晶振電路來產(chǎn)生時鐘信號，只LCD160.23.3.1STC89C5..1圖3.4.2超聲波測距的主要實現(xiàn)模塊是超聲波傳感器，用單片機觸發(fā)超聲波發(fā)高電平脈沖進行計時，在根據(jù)超聲波在特定溫度下的速度就可以算出物L(fēng)CD1602

4.1 是

4.2本設(shè)計程序的開發(fā)環(huán)境是KeiluVision4。程序編寫好之后，在Keil中進行編譯 ，生成可執(zhí)行的目標文件，將單片機開發(fā)板通過數(shù)據(jù)線與電腦相連在通過STC-ISP程序軟件將可執(zhí)行的目標文件到單片機開發(fā)板。之后就Proteus軟件是能仿真單片機及其器件的一個比較好的仿真軟件本設(shè)計也用Proteus做了仿真，仿真如圖4.4所示。在實物中，選用的主控是STC89C52由于Proteus元件庫中沒有STC系列的就選用了AT89C52代替ProteusEcho所以在本次仿真中我用函數(shù)信號發(fā)生器來給單片機引腳一個高電平脈沖，用來模擬超聲波從發(fā)射到接收的時間。從仿真結(jié)果來看，當(dāng)高電平持續(xù)的時間短，液晶屏上顯示的距離??；當(dāng)高電平持續(xù)的時間長，則液晶屏上顯示的距離大。由仿真結(jié)果可以看出該仿真基本可以模擬實際問題，也說明在程序設(shè)計部分沒有問題。4.4（2)（3)（1TrigP10，EchoP11LCD將擋板放在直尺的不同位置來擋住發(fā)射的超聲波，LCD1602上均有距離顯1cm-2cm5.4

5.4不同物表面材料不同引起的誤如果物表面比較粗糙，那么當(dāng)發(fā)射信號遇到物時會引起發(fā)射信號散開，超聲波傳感器的發(fā)射探頭、接收探頭和物之間存在一個幾何角度。當(dāng)這個角度過大時，接收探頭接收到的信號會比較弱，還有可能會接收不到反射信號，這就會造成較大的誤差尤其當(dāng)物和超聲波模塊的距離非常近時誤差會更大要減小這種誤差可以多用幾個探頭，也可以使用發(fā)射能力強、散射小的探頭。本設(shè)計是以STC89C52單片機為利用超聲波傳感器將硬件和軟件相結(jié)合具體實現(xiàn)的功能為：當(dāng)單片機上電以后，超聲波能夠自動發(fā)射超聲波，將LCD程序并沒有達到預(yù)期的效果，后來根據(jù)出現(xiàn)的問題慢慢調(diào)試，最終可以實現(xiàn)基本[1]郭天祥.新概念51單片機C語言.：電子工程，2009.1：147-[2]青，.單片機KeilCx51應(yīng)用開發(fā)技術(shù)[M].:人民郵電，2007：14-2014120-[4].近代超聲原理與應(yīng)用.：大學(xué)，1996：22-[7]陳興付，張琦.基于單片機的汽車測距系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計.湖南農(nóng)機，201427(2):125-[12]童詩白，華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].：高等教育，2005：513-[13]閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).：高等教育，1983:160-附11HC-SR042STC89C5232/*/*CPU：STC89C52,晶振1“main.c”#include<reg52.h>//包含頭文件#include<stdio.h>#include<math.h>#include"1602.h"#includesbitTrig=P1^0TrigP10sbitEchoP1^1EchoP11unsignedcharData[16];//svoid 0{TMOD|=0x01;//定時器0工作方式1 ET0=1;//0EA=1;//} {floats; //初始化LCDLCD_Write_String(0,0,"Thedistanceis:");//LCD{ TR0=0;//0 0 344m/s，s=s*344/2*(10^- 0sprintf(Data,"S=%6.2f ",s);//s//Data中 //延時500ms，延時決定采樣速度}}voidTimer0_isr(void)interrupt1//{}2、顯示程序#include"1602.h" #include"delay.h"#defineCheck_busy//是否使用判斷忙語句條件，后面使用條件編譯sbitRS=P0^7; //定義端口，通過RS確定是寫數(shù)據(jù)還是寫命令sbitRW=P0^6;//定義端口，RW為讀寫控制端sbitEN=P0^5;//定義端口，EN#defineRS_clrRS=0#defineRS_setRS=1#defineRW_clrRW=0#defineRW_setRW=1#defineEN_clrEN=0#defineEN_set#defineucharunsignedchar#defineData_PortP2P2bit {#ifdefCheck_busyDataPort=0xff;RS_clr;//RS，RWRW_set;//LCD1602EN