基于单片机的超声波测距仪的设计 单片机与应用电子技术等专业 大学论文Word文档格式.docx
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整个电路采用模块化设计，由主程序、中断程序、发射子程序、接收子程序、显示子程序等模块组成。
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方案，最后通过硬件和软件实现了各个功能模块。
1.总体方案设计介绍
本文所研究的超声波测距仪利用超声波指向性强、能量消耗缓慢、传播距离较远等优点，即用超声波发射器向某一方向发送超声波，同时在发射的时候开始计时，在超声波遇到障碍物的时候反射回来，超声波接收器在接收到反射回来的超声波时，停止计时。
设超声波在空气中的传播速度为V，在空气中的传播时间为T，汽车与障碍物的距离为S，S=VT/2，这样可以测出汽车与障碍物之间的距离，然后在LED显示屏上显示出来。
其工作机理是依据压电材料的正逆压电效应，利用逆压电效应产生超声波，即逆压电效应是在压电材料上加上某种特定频率的交变正弦信号，材料就会产生随所加电压的变化规律而变化的机械形变，这种机械形变推动周围介质振动，产生疏密相间的机械波，如果其振动频率在超声范围内，这种机械波就是超声波。
本文所设计的超声波测距仪主要由AT89C52单片机、超声波发射电路、超声波接收放大电路、显示电路.
首先由单片机驱动产生12MHZ晶振，由超声波发射探头发送出去，在遇到障碍物反射回来时由超声波接收探头检测到信号，然后经过滤波、放大、整形之后送入单片机进行计算，把计算结果输出到LED液晶显示屏上。
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；
另一类是用机械方式。
产生超声波。
电气方式包括压电型、电动型等；
机械方式有加尔统笛、液和气流旋笛等。
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。
目前在近距离测量方面较为常用的是压电式超声波换能器。
根据设计要求并综合各方面因素，本例决定采用AT89C51单片机作为主控制器，用动态扫描法实现LED数字显示，超声波驱动信号用单片机的定时器完
引言·
·
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一、超声波测距系统主要功能的概述·
二、超声波测距系统的主要技术指标·
三、超声波测距系统的原理·
四、超声波测距系统的硬件组成·
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五、超声波测距系统的软件设计·
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六、超声波测距系统的测试数据和测试结果分析·
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七、总结·
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谢辞·
参考文献·
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附录一——超声波测距系统原理图·
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附录二——超声波测距系统的PCB图·
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附录三——超声波测距系统的源程序·
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基于单片机的超声波测距系统的设计
摘要：
这是一种可应用于倒车雷达的超声波测距系统。
本系统采用单片机为核心，
结合发射和接受模块构成整个的测距系统。
倒车雷达是用来探测车身和周围的障碍物并显示其距离，以帮助驾驶员安全倒车或泊车的辅助电子设备，在纵多的汽车中逐渐普及应用，而且较多的应用了本系统设计采用的无源探头。
采用无源探头能够降低整个系统的设计成本，为能够更广泛的应用超声波测距系统打了坚实的基础。
因此，本系统的设计具有广泛的运用价值和意义。
关键字：
超声波测距；
倒车雷达；
运用价值
Abstract:
Thisisareversingradarcanbeusedinultrasonicrangingsystem.Thesystemusesasingle-chipmicrocomputerasthecore,Combinationoftransmittingandreceivingmodulesconstitutetheentirerangingsystem.Reversingradarisusedtodetectobstaclesinandaroundthebodyanddisplaysitsdistance,inordertohelpdriversafetyreversingorparkingandancillaryelectronicequipment,inmanylongitudinalvehiclegraduallywiderapplication,andmoreapplicationsofthesystemdesignPassiveprobeused.Passiveprobecanreduceoveralldesigncost,inordertobeabletothewideruseofultrasonicrangingsystemplayingasolidfoundation.Therefore,thedesignofthesystemhasabroadapplicationofthevalueandsignificance.
Keyword:
UltrasonicRanging;
reversingradar;
useValue
目录
八、超声波测距系统主要功能的概述·
九、超声波测距系统的主要技术指标·
一十、超声波测距系统的原理·
一十一、超声波测距系统的硬件组成·
一十二、超声波测距系统的软件设计·
一十三、超声波测距系统的测试数据和测试结果分析·
一十四、总结·
引言：
本系统以STC89C52单片机控制为核心、发出40K发波信号，经发射电路升压后驱动超声波换能器，然后再由超声波接收头接受信号，送到单片机处理后，由液晶显示模块显示测量数据。
此外，本系统还包括了测温系统，测温工作由DS18B20完成，由本系统构成的超声波测距系统具有测量准确，显示便捷，操作灵活，反应迅速，系统工作稳定，耗电低，报警提示等特点。
一、超声波的主要功能概述：
●实时显示当前测量距离；
●实时显示当前测量温度；
●具有近距离和远距离两种测量模式；
●能够实时报警功能；
●具有开机系统自检功能；
二、超声波测距仪的主要技术指标
测量距离：
0.20m-10.00m
测温范围：
0℃-125℃
测量距离精度：
1cm
实时功率：
0.05W
系统发射功率：
1mW（max）
工作电流：
80mA（min）、90mA（max）
输入电源电压：
DC5V
三、超声波测距系统的原理
超声波测距的方法有很多种，如相位检测法，声波幅值检测法和往返时间检测法等。
相位检测法虽然精度高，但检测范围有限：
声波幅值检测法容易受反射波的映像。
本系统采用超声波往返时间检测法，其原理是：
检测从超声波发生器发出的超声波，经气体介质的传播到接收器的时间即往返时间。
往返时间与气体介质中的声速相乘再除以2就是检测的距离。
即有：
L=V*T/2
想要通过时间测量超声波传播的时间的准确性确定距离，声速V就必须要准确测定。
实际上声速虽介质的温度，压力等变化而变化。
一般条件下，由于大气压力变化很小，因此传播速度就主要受温度的影响。
在我们的设计测距系统中采用测量温度的方法来补偿声速，即用测温元件测量实际环境的温度来修正声速。
空气中的声速与温度的关系近似用下式表示：
V=331.4+0.607Tm/sT－℃
此外，准确的测量目标还要能够精确的计算出超声波传播的时间，显然能够确定的时间的单位越小越好，本系统采用的单片机的定时器0来计算时间，单片机采用12M的晶振，那么本系统可精确到1US的最小时间单位，计算所测量的距离可精确到0.0001M，显然这已经能够完全地满足我们的设计要求。
超声波测距系统的总电路的组成部分有：
单片机控制电路，超声波发射电路，超声波接受电路，测温电路，液晶显示电路以及报警电路等共同组成。
单片机控制电路负责发生40K的方波信号，经一反向器器后分别送到MAX232的两TTL电平输入端，然后产生+/-9V的方波信号驱动超声波换能器。
再由超声波接受回来，此时，就可利用单片机定时出发射和接收的时间差。
那么单片机就可计算出实际的距离，并将其显示出来。
具体的硬件原理框图如下：
四、超声波测距系统的硬件组成
4.1单片机控制系统
单片机控制系统以单片机STC89C52为核心，结合其本身的一些外围器件构成。
STC89C52单片机是一款应用很普及的89系列的单片机，该单片机具有四个8位的I/O口，内部集成了8K的程序存储器，两个外部中断，两个定时器，支持串口的程序下载，具有应用简单，操作简便，价格便宜等许多优点。
因此我们选用这一型号的单片机作为控制器。
单片机的晶振频率为12M，这样有利于我们更准确地计算超声波的往返时
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