基于单片机超声波测距系统设计

《基于单片机超声波测距系统设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、基于单片机超声波测距系统设计摘要：文章根据超声波特征及测距原理，运用单片机和分体式超声波传感器设计了一款包括发射模块、接收模块、温度补偿模块、显示模块和单片机外围电路的简单超声波测距系统。在3m范围内对系统进行经多次测试，其结果表明该超声波测距系统精确度高，工作稳定。关键词：单片机；超声测距；温度补偿中图分类号:TM41文献标识码：A文章编号:1006-8937(2012)26-0016-02超声波是一种频率大于20kHz具有方向性好、指向性强、传播能量大、遇到杂质或界面时会产生反射波等特点的机械波。运用超声波测距能避免光线、颜

2、色以及电、磁场的干扰，完成传统测距技术难以实现的液面，井下等非接触式测量。为此，超声波测距技术已被广泛应用于工业控制、勘探测量、海洋测量等领域，而关于超声波测距系统的研究也在不断发展。本文运用单片机设计一款结构简单、通用性强、可靠性好、操作灵活的超声波测距系统。1超声波测距的原理2超声波测距系统的设计2.1超声波测距系统硬件的设计本超声波测距系统采用低功耗，高性能，集成了ISPFlash存储单元的CMOS8位单片机AT89S52为处理器；采用T/R40中心频率为40kHz,最大输入电压为20V的超声波传感器为接受发生器。根据AT

3、89S52的结构和超声波传感器T/R40的性能参数设计了由驱动电路和发射传感器组成的发射模块，由滤波、放大、比较电路组成、接收传感器组成的接收模块，由温度传感器构成的温度补偿电路，由数码管构成的显示电路。其整体结构如图1所示。2.1.1发射电路的设计本系统根据NE555P多谐振荡器工作原理，选用适当外围电子元件设计了一个可产生40kHz方波的超声波发射传感器驱动电路，其电路如图2所示。2.1.2接收电路的设计LM339和一个上拉电阻构成检测电路将放大器输出的正弦信号转化为单片机能识别的方波信号，并通过信号输出管脚13传送给AT8

4、9S52的P3.2脚以发出计时中断信号。2.1.3温度补偿电路2.1.4显不电路显示电路由5个LED数码管和一些驱动三极管、电阻与AT89S52连接而成如图4,它可以显示温度，超声波传播时间和测量的距离，其电路图如图4所示。2.2超声波测距系统软件设计根据超声波测距系统的硬件结构，采用模块设计方式设计了包括主程序、超声波发射子程序、测温子程序、计算子程序、数码显示程序、外部中断程序和计数器中断子程序的超声波测距系统软件，程序流程如图5所示。超声波测距系统是通过按键控制其工作流程：系统上电后，设置定时器TO为工作方式2,显示端口和

5、P3.5口清零;按键1系统工作指示灯亮，开始测量温度并触发NE555振荡电路发射超声波；当工作指示灯熄灭，测量工作结束按键2则可轮流显示时间、距离和温度。3实验测试在3m范围内运用该超声波测距系统对恒温和变温室条件下的平面物体进行测试，其测量距离、实际距离及相对误差结果如表1所示。由实验结果可以看出在3m范围内本超声波测距系统测量结果的相对误差小于1.5%,并且由于系统进行了温度补偿使测量结果的准确度不会受温度变化的影响。4结语由于本超声波测距系统在3m范围内的测试结果精确、稳定，并且系统硬件电路简、软设计严谨简洁、操作简单，可

6、以用于多种位移和距离测量。参考文献：[1]张坤宜.光电测距[M].长沙：中南工业大学出版社，1991.[1]葛健强•基于CPLD的超声波测距仪研制[J].计算机应用与软件,2003,(3).[2]程铁栋，杨丽荣.CPLD和单片机的高精度超声测距系统[丁].单片机与嵌入式系统应用,2005,(12).[3]余缪.基于LabVIEW的超声波测距[J].无损检测,2005,(12).[4]Hammamet,Tunisia.Anaccurateelectronicdeviceforultrasonicmeasurementsusinga

7、microcontroller[J].InternationalConferenceonIndustrialTechnology,2004,(12)・