超声波测距器实验报告

《超声波测距器实验报告》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、超声波测距器的设计设计说明：超声波测距器可应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控，也可用于，如液位、井深、管道长度、物体厚度等的测量。也有很多方法可以测量，这里用超声波设计一个测距器，实现距离的测量。1、基本部分a)测量电阻范围：0.10—3.00mb)测量精度：1cmc)测量时与被测物体无直接接触，能够清晰、稳定的显示测量结果。2、发挥部分a)可以根据温度的不同，导致的速度的不同，用不同的速度测量距离。摘要：本文介绍了基于AT89C52单片机的超声波测距器。通过DS18B20数字温度测量仪测出当前的室

2、温，送入单片机，单片机经过对比，进而得出用哪个档进行测量，单片机和发射电路发射出超声波，超声波遇到障碍物，反射回来，在经过接收电路接收，送入单片机，单片机经过计算，得出距离，并在数码管上显示出距离。测量精度高达±0.5%，并且显示稳定的4位有效数字。不仅测量简便，读数直观，且测量精度、分辨率较高。关键词：单片机；DS18B20；CX20106A；TCT40-10F1；TCT40-10S1一、系统设计1、模块方案比较与论证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。利用超声波检

3、测距离设计比较方便，计算处理也较简单，并且在测量精度方面也能达到日常使用的要求。超声波发生器可以分为两大类：一类是用电器方式产生超声波；另一类是用机械方式产生超声波。根据设计要求并综合各方面因素，本次决定采用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成，本系统的总方框图如图（1）所示：超声波接收LED显示超声波发射单片机控制系统扫描驱动温度检测图（1）：超声波测距器总框图为较好的实现各模块的功能，我们分别设计了几种方案并分别进行了论证。1.1单片机系统及显示电路单

4、片机采用89C51或其兼容系列。系统采用12MH最高精度的精度，以获得较稳定的时钟频率，并减小测量误差。单片机用P1.0端口输出超声波换能器所需的40kHz方波信号，利用外中断0口检测超声波接收电路输出的返回信号。显示电路采用的四位共阳LED数码管，段码用电阻驱动，位码用PNP三极管9012驱动。如图（2）、图（3）所示：图（3）图（2）1.2超声波发射电路超声波发射电路原理图如图所示，发射电路主要由反相器74LS04和超声波换能器构成，单片机P1.0端口输出的40kHz方波信号一路经一级反相器后送到超声波换能器的一个

5、电极，另一路经两级反相器后送到超声波换能器的另一个电极，用这种推挽形式将方波信号加到超声波换能器两端可以提高超声波的发射强度。输出端采用两个反相器并联，用以提高驱动能力。上拉电阻R10、R11一方面可以提高反相器74LS04输出高电平的驱动能力，另一方面可以增加超声波换能器的阻尼效果，以缩短其自由振荡的时间。压电式超声波换能器是利用压电晶体的谐振来工作的。超声波换能器内有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动产生超声波，这时它就是一个

6、超声波发生器；反之，如果两极板间未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片做振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接受换能器了。超声波发射换能器与接收换能器在结构上稍有不同，使用时应分清器件上的标志。如图（4）所示：图（4）图（5）1.3超声波检测接收电路集成电路CX20106A是一款红外线检波接收的专用芯片。考虑到红外遥控常用的载波频率38kHz与测距的超声波频率40kHz较接近，可以利用它做超声波检波接收电路。用CX20106A接收超声波具有很高的灵敏度和较强的抗干扰能力，适度的更改电容C4的大小，

7、可以改变接收电路的灵敏度和抗干扰能力。如图（5）所示：2.系统的程序设计超声波测距器的软件设计主要由主程序、超声波发生子程序、超声波接收中断程序及显示子程序组成。由于c语言有利于实现较复杂的算法，汇编语言程序则具有较高的效率并具有容易精确计算程序运行时间（超声波测距时），所以控制程序可采用c语言和汇编语言混合编程，下面对超声波测距的算法、主程序、超声波发生子程序和超声波接收中断程序逐一介绍。2.1超声波测距的算法设计超声波发生器T在某一时刻发出一个超声波信号，当这个超声波遇到被测物体后反射回来，就会被超声波R接收到。这

8、样，只要计算出从发出超声波信号到接收到返回信号所用的时间，就可算出超声波发生器与反射物体的距离，该该距离的计算公式如下:D=s/2(vt)/2;其中：d为被测物与测距器的距离；s为声波的来回路程；v为声速；t为声波来回所用的时间。超声波是一种声波，其声速v与温度有关，表（1）中列出几种不同温度下的超声波声速，在使用时温度如果变化不