超声波传感器及超声波测距.docx

超声波传感器及 超声波测距 摘要： 介绍了一种基于 AT89C52单片机的超声波测距系统，由 555 和运放及比较器配合超声波传感器有效组成了超声波的发射电路和接收电路。 同时在数据处理，盲区消隐方面提出了有效解决方法 ! 从而提高了检测的精度及灵敏度以及用 LCD液晶显示器配合美妙的音乐进行显示。 本文主要阐述了超声测距系  , 统的硬件电路构成、工作原理及软件设计方法。该系统硬件结构简单、工作可靠 , 有良好的测量精度和灵敏度。 [ 关键字 ] 超声波 测距 LCD 液晶 前言 随着科技的迅猛发展越来越多科技成果被广泛的运用到人们的日常生活 当中 , 给我们的生活带来了诸多方便。 这一设计就是本着这个宗旨出发 , 利用超 声波的特性来为我们服务。 人们能听到声音是由于物体振动产生的， 它的频率在 20HZ-20KHZ 范围内， 超过 20KHZ称为超声波，低于 20HZ 的称为次声波。常用的超声波频率为几十 KHZ-几十 MHZ。由于超声波指向性强 , 因而常于距离的测量。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 , 汽车安全 , 海洋测量等上得到了广泛 的应用。本设计提供一种液晶显示测距装置 , 该装置利用了发射接收一体化的 超声波传感器和微处理器。采用超声波传感器分时工作于发射和接收 , 利用声 波在空气中的传播速度和发射脉冲到接收反射脉冲的时间间隔计算出障碍物 到超声波测距器之间的距离。 距离是在不同的场合和控制中需要检测的一个参数 , 所以 , 测距就成为数 据采集中要解决的一个问题。 尽管测距有多种方式 , 比如 , 激光测距 , 微波测距 , 红外线测距和超声波测距等。但是 , 超声波测距不失为一种简单可行的方法。 虽然超声波测距电路多种多样 , 甚至已有专用超声波测距集成电路。 但是 , 有的 电路复杂 , 技术难度大 , 有的调试困难 , 有的元件不易购买。本文介绍的电路 , 成本低廉 , 性能可靠 , 所用元件易购 , 并且利用测距原理 , 结合单片机的数据处理 , 使测量精度提高 , 电路实现容易 , 无须调试 , 工作稳定可靠。 目 录 前言 II 第一章 绪论 4 1.1 选题背景及研究意义 4 第二章 方案论证 5 2.1 超声波测距原理 5 2.2 系统的工作原理 5 第三章 系统硬件电路的设计 7 3.1 AT89C52 单片机 . 7 3.2 超声波发射电路 8 3.3 超声波接收电路 11 第四章 系统软件设计 12 4.1 超声波接收发射软件设计 12 4.2 LCD 液晶显示部分软件设计 13 4.3 超声波传感器程序 15 结论 19 参考文献 20 第一章 绪论 1.1 选题背景及研究意义 1.1.1 选题背景 在日常生活中，有各种各样的测距仪。与激光测距、红外线测距相比 , 超 声波对外界光线、色彩和电磁场不敏感 , 更适于黑暗、电磁干扰强、有毒、灰 尘或烟雾的恶劣环境 , 在识别透明及漫反射性差的物体上也更有优势。而且超 声波还有其指向性强、能量消耗缓慢、传播距离较远等优点。超声波测距是一 种非接触式测量 , 广泛应用于倒车防撞雷达、机器人接近觉、海洋测量、物体 识别等领域。 距离是在不同的场合和控制中需要检测的一个参数 , 所以 , 测距就 成为数据采集中要解决的一个问题。 1.1.2 研究意义 本设计是超声波测距仪装置 , 该装置利用了发射接收一体化的超声波传感 器和微处理器。采用超声波传感器分时工作于发射和接收 , 利用声波在空气中 的传播速度和发射脉冲到接收反射脉冲的时间间隔计算出障碍物到超声波测 距器之间的距离。 因此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。在日常生活中起了广泛的作用。 第二章 方案论证 2.1 超声波测距原理 为了研究和利用超声波， 人们已经设计和制成了许多超声波发生器。 总体上讲，超声波发生器可以分为两大类：一类是用电气方式产生超声波，一类是 用机械方式产生超声波。电气方式包括压电型、磁致伸缩型和电动型等；机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。它们所产生的超声波的频率、功率和声 波特性各不相同， 因而用途也各不相同。 目前较为常用的是压电式超声波发生器 超声波测距通常采用度越时间法 , 即利用 s=vt/2 计算被测物体的距离。 式 中 s 为收发头与被测物体之间的距离 , v 为超声波在介质中的传播速度 (v = 331. 41+T/273m/s),t 为超声波的往返时间间隔。工作原理为 : 发射头发出的 超声波以速度 v 在空气中传播 , 在到达被测物体时被其表面反射返回 , 由接收 头接收 , 其往返时间为 t, 由