单片机超声波测距系统 - 图文

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《现代通信技术》课程设计

超声波测距系统设计

系 部： 电子与信息工程系 专业班级： 通信工程1班

姓 名：

学 号：

小组成员：

指导教师： 徐振

完 成 日 期 2011年 11月

目录

1 软件设计 .................................................... 1

1.1 超声波测距原理 ........................................ 1 1.2 超声波测距特点 ........................................ 2 1.3 超声波测距分类 ......................................... 3 1.4 数码管显示原理 ........................................ 3 2 硬件设计 ................................................... 4

2.1 数码管显示模块 ........................................ 4 2.2 超声波发送和接收模块 .................................. 4 2.3 电平转换 ............................................... 5 2.4 各模块连接 ............................................. 6 2.5 硬件清单 ............................................... 7 2.6 STC89C52RC单片机介绍 ................................... 7 2.7 STC89C52RC单片机的工作模式 ............................. 8 3 调试 ......................................................... 8 4 心得体会 ..................................................... 9 5 参考文献 ................................................... 10 6 附录 ........................................................ 11

2011.11 上海师范大学天华学院电子信息工程系《现代通信技术》课程设计

1 软件设计

1.1 超声波测距原理

通过超声波发射装置发出超声波，根据接收器接到超声波时的时间差就可以知道距离了。这与雷达测距原理相似。 超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，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为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：s=340t/2）

图1.1.1 芯片STC89C52RC引脚图

2 超声波测距设计 2011.11

图1.1.2 电源电路图

超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。由此可见，超声波测距原理与雷达原理是一样的。

测距的公式表示为：L=C×T

式中L为测量的距离长度；C为超声波在空气中的传播速度；T为测量距离传播的时间差(T为发射到接收时间数值的一半)。

超声波测距主要应用于倒车提醒、建筑工地、工业现场等的距离测量，虽然目前的测距量程上能达到百米，但测量的精度往往只能达到厘米数量级。

由于超声波易于定向发射、方向性好、强度易控制、与被测量物体不需要直接接触的优点，是作为液体高度测量的理想手段。在精密的液位测量中需要达到毫米级的测量精度，但是目前国内的超声波测距专用集成电路都是只有厘米级的测量精度。通过分析超声波测距误差产生的原因，提高测量时间差到微秒级，以及用LM92温度传感器进行声波传播速度的补偿后，我们设计的高精度超声波测距仪能达到毫米级的测量精度。 1.2 超声波测距特点

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。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，因此在移 动机器人的研制上也得到了广泛的应用。