毕业设计（论文）-基于at89s51单片机的超声波测距仪设计

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1、四川师范大学成都学院本科毕业设计基于AT89S51单片机的超声波测距仪设计前言随着工业，建筑业，农业建设的不断发展，一些在早期社会，曾被人类广泛应用的米尺不在满足人类的要求，于是出现了现在人类所应用的间接测量工具。在测量方面，尤其工业，据了解，我国一些工业领域曾经使用过接触式测量仪，但普遍存在着这样一些问题，比如触点的接触不良，抗粉尘的能力差，误动作，经常失灵，不可调整，容易被杂物缠绕而误报等缺点，工作不可靠，影响设备的正常使用。针对以上这些缺点。我们考虑研究一种非接触测量仪器。随着电子技术的发展，非接触测量出现了微波雷达测距，激光测距及超声波测距等。前几种方

2、法由于技术难度大，成本高，一般仅用于军事工业，而超声波测距由于其科研技术难度相对较低，且成本低廉，适于民用推广。所以现在我们所见到一些测量仪基本上都是利用超声波来测距的。超声波作为一种检测技术，采用的是非接触式测量，这个特点可使测量仪器不受被测介质的影响。这样就大大解决了在粉尘多情况下，给人类引起的身体接触伤害，腐蚀性质的被测物对测量仪器腐蚀，触点接触不良造成的误测情况。且对被测的元件无磨损，使测量仪器使用寿命加长，牢固耐用，而且还降低了能量消耗，节省人力和劳动的强度。从长远利益看，是多向节能型研究。超声波测距与其它非接触式的检测方式方法相比，如电磁的或光学的

3、方法它不受光线，被测对象颜色，电磁干扰等影响。超声波对于被测物体处于黑暗，有灰尘，烟雾，电磁干扰，有毒等恶劣的环境有一定的适应能力。因此在液位测量，机械手控制，车辆自动导航，物体识别等方面有广泛应用。特别是应用于空气测距，由于空气中波速较慢，其回波信号中包含的沿传播方向上的结构信息很容易检测出来，具有很高的分辩力，因而其准确度也较其它方法高，而且超声波传感器具有结构简单，体积小，信号处理可靠等特点。超声波是一种指向性强，能量消耗慢的波。它在介质中传播的距离比较远。因而超声波经常被用于测量距离，可解决超长度的测量。超声波作为一种特殊的声波，同样具有声波传输的基本

4、物理特性，反射、折射、干涉、衍射、散射等。与物理紧密联系，应用灵活。并且更适合与高温，高粉尘，高湿度和高强电磁干扰等恶劣环境下工作。无论从可靠性还是从精度方面，超声波测距做得都比较好。利用超声波检测即时迅速，方便，计算简单，又易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求。具有广泛的发展前景。25四川师范大学成都学院本科毕业设计另外，在控制方面，单片机其卓越的性能，要本设计中得到了很好的体现，尤其在检测，控制领域中，具有以下特点：●小巧灵活，成本低，易于产品化，它能方便地组装成各种智能测试，控制设备及各种智能仪器表。●可靠性好，适应范围广，单片机芯片

5、本身是按工业测控环境要求设计的，能适应各种恶劣的环境，这是其它原件无法比拟的。●易扩展，很容易构成各种规模的应用系统，控制功能强，单片机的逻辑控制功能很强，指令系统有各种控制功能所用的指令。本文论述了采用单片机技术研制成功的用超声波测距仪的基本原理，测量计算方法简单，实现方案容易。采用软件控制，提高了测量精度和整机的可靠性。可在潮湿高温，多尘等恶劣环境下工作。并且灵敏度高，可靠性强。而且这个测距系统还可以经过简单的修改就能实现其它的检测要求。例如：超声波测距仪广泛被应用于汽车的倒车、建筑施工的工地以及一些工业现场的位置监控，也可用于液位、井深、联合收割机、管道

6、长度等的实时测量场合。根据调查，目前国内一般使用专用集成电路设计超声波测距系统，但是专用集成电路的成本很高，并且没有数据显示，操作使用很不方便。因此本设计采用了以AT89S51单片机为核心低成本，高精度，LED数字显示超声波测距系统的结果的硬件电路设计方法。整个设计对其它所用器件也进行了介绍和对比。综合了各器件的功能，耐用性，市场价位等多方面因素，选件谨慎、适用。硬件设计方面利用所学的知识和理论联系实际的方法，本着和大学课本密切联系的原则来完成设计任务。在文中还详细介绍了设计中应用到的主要芯片（AT89S51，CX20106A,TCT40-10）的性能和特点。

7、软件设计方面采用MCS-51语言，通俗易懂。通过实际测试使用证明，该超声波测试系统工作稳定，测距精度高，性能良好，可广泛应用到实际中以方便观察测试结果。1系统设计1.1设计原理和目的[2]、[5]本课题的研究，是为了利用超声波，来测量比较有难度的距离，通过一系列原件（AT89S51,CX20106A,TCT40-10，LED数码管）组成一个测量系统，来达到对困难距离的测量，得到一个精确度在0.01m以内的精确距离数据，从而实现对距离的测量。超声波是指频率大于20KHz的机械波。为了用超声波作为检测手段，就必须产生超生波和接收超声波，然而完成这种功能的装置就是超

8、声波传感器，习惯上把它称为超声波探头或