【正文】 物之間的距離測量距離的方法有很多種，短距離的可以用尺，遠距離的有激光測距等，超聲波測距適用于高精度的中長距離測量。利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡單、易于做到實時控制，并且在測量精度方面能達到工業(yè)實用的要求，因此在移動機器人的研制上也得到了廣泛的應用。 ④ 以數(shù)字的形式顯示測量距離。要求測量范圍在 ，測量精度 1cm，測量時與被測物體無直接接觸，能夠清晰穩(wěn)基于 C51 單片機超聲波測距器課程設計 2 定地顯示測量結(jié)果。這就是我設計 超聲波測距儀 的意義。城市污水給人們帶來了困擾，因此箱涵的排污疏通對大城市給排水系統(tǒng)污水處理，人們生活舒適顯得非常重要。在新的世紀里，面貌一新的 測距儀 將發(fā)揮更大的作用。但就目 前技術水平來說，人們可以具體利用的 測距 技術還十分有限，因此，這是一個正在蓬勃發(fā)展而又有無限前景的技術及產(chǎn)業(yè)領域。展望未來，超聲波 測距儀 作為一種新型的非常重要有用的工具在各方面都將有很大的發(fā)展空間，它將朝著更加高定位高精度的方向發(fā)展，以滿足日益發(fā)展的社會需求。 三、 設 計 意 義： 隨著科技的發(fā)展，人們生活水平的提高，城市發(fā)展建設加快，城市給排水系統(tǒng)也有較大發(fā)展，其狀況不斷改善。而設計研制箱涵排水疏通移動機 器人的自動控制系統(tǒng)，保證機器人在箱涵中自由排污疏通，是箱涵排污疏通機器人的設計研制的核心部分。 四、 設計任務及要求： 1. 設計一超聲波測距的任務： ① 了解超聲波測距原理。 具體要求如下： ① 設計出超聲波測距儀的硬件結(jié)構電路。 五、設 計 思 路： 超聲波 測距器 概述： 超聲波測距器，可以應用于汽車倒車、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn) 場的位置監(jiān)控，也可用于如液位、井深、管道長度的測量等場合。 超聲波 測距器 原理： 超聲波是指頻率高于 20KHz 的機械波。因為超聲波在標準空氣中的傳播速度為 米 /秒，由單片機負責計時，單片機使用 晶振，所以此系統(tǒng)的測量精度理論上可以達到毫米級。如果測基于 C51 單片機超聲波測距器課程設計 3 距精度要求很高，則應通過溫度補償?shù)姆椒右孕Ｕ?。電氣方式包括壓電型、電動型等；機械方式有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。 系統(tǒng)整體方案的論證 超聲波測距的原理是利用超聲波的發(fā)射和接受，根據(jù)超聲波傳播的時間來計算出傳播距離。超聲波傳感器是一種采用壓電效應的傳感器，常用的材料 是壓電陶瓷。采用 12MHz 高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定時鐘頻率，減小測量誤差。特別是基于 C51 單片機超聲波測距器課程設計 5 該系列單片機片內(nèi)的 Flash 可編程、可擦除只讀存儲器 (E~PROM)，使其在實際中有著十分廣泛的用途，在便攜式、省電及特殊信息保存的儀器和系統(tǒng)中更為有用。 ②掉電方式：保存 RAM的內(nèi)容，振蕩器停振，禁止芯片所有的其他功能 直到下一次硬件復位。 基于 C51 單片機超聲波測距器課程設計 6 限制該系統(tǒng)的最大可測距離存在 4個因素：超聲波的幅度、反射的質(zhì)地、反射和入射聲波之間的夾角以及接收換能器的靈敏度。 （ 3） 超聲波發(fā)射電路設計 超聲波發(fā)射電路原理圖如下圖 (12)所示。 圖（ 12） 超聲波發(fā)射電路原理圖 壓電式超聲波換能器是利用壓電晶體的諧振來工作的。 內(nèi)部結(jié)構 如下 圖 （ 13） 所示 ： 圖（ 13）超聲波轉(zhuǎn)化結(jié)構圖 （ 4）超聲波檢測接收電路設計 集成電路 CX20206A是一款紅外線檢波接收的專用芯片，常用于電視機紅外遙控接收器。 圖（ 14） 超聲波檢測接收電路 （ 5） 單片機顯示電路 設計 顯示電路采用簡單實用的 4 位共陽 LED 數(shù)碼管，段碼用 74LS244 驅(qū)動，位碼用 PNP 三極管驅(qū)動。 12538764*LM3582 7 685431*LM5674 3 2 15 6 7 8*24C02*10K10K 10KXTAL1191011141521VCC402412XTAL218GND2023AT89C511KR?Res2220K22K10K30pF30PF104 1041041521uF1uF3 4 5 610 11 12 131497128*74ls1641K 1001 2 4 5 6 7 9 1038*2 位 LED 七段數(shù)碼管VCCVCCVCC20K*超聲波換能發(fā)射器*超聲波換能接收器 圖（ 15） 硬件電路設計圖 基于 C51 單片機超聲波測距器課程設計 9 系統(tǒng)軟件的設計 超聲波測距儀的軟件設計主要由主程序、超聲波發(fā)生子程序、超聲波接收中斷程序及顯示子程序組成。距離的計算公式為： d=s/2=(c t)/2 （ 1） （其中， d為被測物與測距儀的距離， s為聲波的來回的路程， c 為聲速， t為聲波來回所用的時間。然后調(diào)用超聲波發(fā)生子程序送出一個超聲波脈沖，為避免超聲波從發(fā)射器直接傳送到接收器引起的直接波觸發(fā)，需延遲 (這也就是測距器會有一 個最小可測距離的原因 )后，才打開外中斷 0接收返回的超聲波信號。超聲波發(fā)生子程序較簡單，但要求程序運行準確，所以采用匯編語言編程。 前方測距電路的輸出端接單片機INT0 端口，中斷優(yōu)先級最高，左、 右測距電路的輸出通過與門 IC3A 的輸出接單片機 INT1 端口，同時單片機 和 接到 IC3A 的輸入端，中斷源的識別由程序查詢來處理，中斷優(yōu)先級為先右后左。 圖（ 22） 主程序流程圖 八、設計程序清單： 。 TEL : 。**************************************************** 。 紅外脈沖輸出端口 基于 C51 單片機超聲波測距器課程設計 13 speak equ 。 ORG 0000H LJMP START ORG 0003H LJMP PINT0 ORG 000BH RETI ORG 0013H RETI ORG 001BH LJMP INTT1 ORG 0023H RETI ORG 002BH RETI 。******************************************** 。65毫秒初值 MOV TL0 , 00H MOV TH1 , 00H MOV TL1 , 00H MOV P0 , 0FFH MOV P1 , 0FFH MOV P2 , 0FFH MOV P3 , 0FFH MOV R4 , 04H 。計算距離子程序 CLR EA MOV R2,32h。 。T1 中斷，發(fā)超聲波用 。40KHZ NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP