基于-51单片机超声波测距仪设计

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2、基于51单片机超声波测距仪设计系别：电子信息工程系班级：电信四班小组成员：施鹏1512220405磨国强1512220407胡广富1512220430指导老师：周光祥桂林电子科技大学职业技术学院

3、摘  要超声波是指频率在20kHz以上的声波，它属于机械波的范畴。超声波也遵循一般机械波在弹性介质中的传播规律，如在介质的分界面处发生反射和折射现象，在进入介质后被介质吸收而发生衰减等。正是因为具有这些性质，使得超声波可以用于距离的测量中。随着科技水平的不断提高，超声波测距技术被广泛应用于人们日常工作和生活之中。系统的

4、设计主要包括两部分，即硬件电路和软件程序。硬件电路主要包括单片机电路、发射电路、接收电路、显示电路和电源电路，另外还有复位电路和LED控制电路等。我采用以AT89C51单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪的硬件电路。整个电路采用模块化设计，由信号发射和接收、供电、温度测量、显示等模块组成。发射探头的信号经放大和检波后发射出去，单片机的计时器开始计时，超声波被发射后按原路返回,在经过放大带通滤波整形等环节,然后被单片机接收,计数器停止工作并得到时间。温度测量后送到单片机,通过程序对速度进行校正,

5、 结合两者实现超声波测距的功能。软件程序主要由主程序、预置子程序、发射子程序、接收子程序、显示子程序等模块组成。它控制单片机进行数据发送与接收，在一定温度下对超声波速度的校正，还有实现数据正确显示在LED上。另外程序控制单片机消除各探头对发射和接收超声波的影响。相关部分附有硬件电路图、程序流程图。 实际的环境对超声波有很大的影响，如外部电磁干扰电源干扰信道干扰等等，空气的温度对超声波的速度影响也很大。此外供电电源也会使测量差生很大的误差。再设计的过程中考虑了这些因素，并给出了一些解决方案。  关键词：AT89C5

6、1 超声波 测距

7、目录1绪论11.1设计背景12电路总体设计方案22.1电路总体框图23单片机概述33.1AT89C51单片机主要性能33.2AT89C51内部组成34超声波概述44.1超声波传感器介绍44.2超声波时序图44.3超声波测距原理55硬件设计65.1硬件设计原理图65.2复位电路65.3晶振电路75.4LED数码管显示电路76软件设计86.1程序设计流程图86.2程序源代码97总结127.1设计总结12致谢13参考文献14

8、1绪论1.1设计背景及重要意义 近年来，随着电子测量技术的发展，运用超声波作

9、出精确测量已成可能。随着经济发展，电子测量技术应用越来越广泛，而超声波测量精确高，成本低，性能稳定则备受青睐。超声波是指频率在20kHz以上的声波，它属于机械波的范畴。超声波也遵循一般机械波在弹性介质中的传播规律，如在介质的分界面处发生反射和折射现象，在进入介质后被介质吸收而发生衰减等。正是因为具有这些性质，使得超声波可以用于距离的测量中。随着科技水平的不断提高，超声波测距技术被广泛应用于人们日常工作和生活之中。一般的超声波测距仪可用于固定物位或液位的测量，适用于建筑物内部、液位高度的测量等。 由于超声测距是一种

10、非接触检测技术，不受光线、被测对象颜色等的影响，较其它仪器更卫生，更耐潮湿、粉尘、高温、腐蚀气体等恶劣环境，具有少维护、不污染、高可靠、长寿命等特点。因此可广泛应用于纸业、矿业、电厂、化工业、水处理厂、污水处理厂、农业用水、环保检测、食品（酒业、饮料业、添加剂、食用油、奶制品）、防汛、水文、明渠、空间定位、公路限高等行业中。可在不同环境中进行距离准确度在线标定，可直接用于水、酒、糖、饮料等液位控制，可进行差值设定，直接显示各种液位罐的液位、料位高度。因此，超声在空气中测距在特殊环境下有较广泛的应用。利用超声波检测

11、往往比较迅速、方便、计算简单、易于实现实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的指标要求，因此为了使移动机器人能够自动躲避障碍物行走，就必须装备测距系统，以使其及时获取距障碍物的位置信息（距离和方向）。因此超声波测距在移动机器人的研究上得到了广泛的应用。同时由于超声波测距系统具有以上的这些优点，因此在汽车倒车雷达的研制方面也得到了广泛的应用。

12、2电路总体方案2.1电路总体框图电路总体框图包括51单片机最小系统，HC-SR04超声波测距模块，LED数码管显示电路，蜂鸣器报警电路和按键电路。数码管显示蜂鸣器报警按键

13、设置驱动超声波测距模块STC89C515V直流稳压电源图2.1电路基本框图

14、3单片机概述3.1STC89C51主要性能STC89C51是STC公司推出的一款超强抗干扰，加密性强，在线可编程，高速，低功耗CMOS8位单片机。片内含4kbytes的可反复擦写Flash只读程序存储器和256bytes的随机数据存储器（RAM），器件采用STC公司的高密度、非易失性存储技术生产，