【正文】 超聲波測距系統(tǒng)設(shè)計 20 TH1 = (6553650000)/256。 //500MS 啟動一次模塊 _nop_()。 _nop_()。 //計算 display_1602(0,4,disbuff[0])。在畢業(yè)設(shè)計的短短 3 個月里，你們給我提出很多寶貴的意見，給了我不少幫助還有工作上的支持，在此也真誠的謝謝你們。同時還要感謝系實驗室在畢業(yè)設(shè)計期間提供給我們優(yōu)越的實驗條件。 //當(dāng) RX 為 1 計數(shù)并等待 TR0 = 0。 _nop_()。 timer = 0。 while(1)。 TH1 = (6553650000)/256。S39。 淮北師范大學(xué) 2021 屆學(xué)士畢業(yè)論文 超聲波測距系統(tǒng)設(shè)計 19 } } void main( void ) { init_1602()。39。 write_byte(x,0)。 write_byte(0x06,0)。 } void init_1602() { delay_1ms(15)。 } void write_byte(unsigned char date, bit i) { RW = 0。y0。,39。,39。,39。 sbit RW = P2^6。 2021 年 07 期 。 最后，本超聲測距系統(tǒng)的抗干擾能力和可靠性還有待提高。 淮北師范大學(xué) 2021 屆學(xué)士畢業(yè)論文 超聲波測距系統(tǒng)設(shè)計 14 結(jié) 論 本文通過對超聲波在媒質(zhì)中的傳播特性，超聲換能器的工作 機理和測距算法分析，研究超聲波信號的衰減以及脈沖信號的驅(qū)動特性，并據(jù)此設(shè)計脈沖信號的發(fā)射電路，基于八 T89551 單片機作為主控芯片完成測距系統(tǒng)的設(shè)計，利用 超聲波模塊的發(fā)射 及接收信號， 然后通過得到的渡越時間計算距離。 系統(tǒng)測試實物圖 圖四：測試前圖片 淮北師范大學(xué) 2021 屆學(xué)士畢業(yè)論文 超聲波測距系統(tǒng)設(shè)計 11 圖五：測試圖 圖六：測試圖 淮北師范大學(xué) 2021 屆學(xué)士畢業(yè)論文 超聲波測距系統(tǒng)設(shè)計 12 圖七：超出量程時圖片 圖八 測試圖片 淮北師范大學(xué) 2021 屆學(xué)士畢業(yè)論文 超聲波測距系統(tǒng)設(shè)計 13 從測試中的數(shù)據(jù)可以看出，最大測距不超過 3cm，數(shù)據(jù)比較穩(wěn)定，具有一定的可重復(fù)性。 TL0 = 0。 超聲波模塊設(shè)計 超聲波發(fā)生子程序的作用是通過 端口發(fā)送超聲波脈沖信號，脈沖寬度至少 為 12μ s 左右 。 引腳圖如右： 淮北師范大學(xué) 2021 屆學(xué)士畢業(yè)論文 超聲波測距系統(tǒng)設(shè)計 9 在本次課題中用的是單片機開發(fā)板進行測試， HCSR04 引腳 TRIG 接 ECH0 接 口。接收換能器對聲波脈沖的直接接收能力將決定最小的可測距離。充分利用他的片內(nèi)資源，即可在較少外圍電路的情況下構(gòu)成功能完善的超聲波測距系統(tǒng)。CMOS 器件的特點電流小和功耗低（掉點方式下消耗 10181。由于超聲波在空氣中傳播時會有相當(dāng)?shù)乃p，衰減的程度與頻率的高低成正比；而頻率高分辨率也高，故短距離測量時應(yīng)選擇頻率高的傳感器，而長距離的測量時應(yīng)用低頻率的傳感器。它們所產(chǎn)生的超聲波的頻率、功率、和聲波特性各不相同，因而用途也各不相同。由于超聲波也是一種聲波，其聲速 v 與溫度有關(guān)，下表列出了幾種不同溫度下的聲速。此外，對于超聲波傳感器還需設(shè)計相應(yīng)的輔助電路，將超聲波調(diào)制脈沖變?yōu)殡妷盒盘?，再?jīng)運算放大等一系列行為，最終作為中斷請求信號，送至單片機處理。有利于提高超聲波測距系統(tǒng)的測量精度。 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 ,汽車安全 ,海洋測量等上得到了廣泛的應(yīng)用。超聲波測距是一種利用聲波特性、電子技術(shù)、光電開關(guān)相結(jié)合來實現(xiàn)非接觸式距離測量的方法。 本課題硬件部分設(shè)計采用 51 單片機開發(fā)板 和所需的超聲波收發(fā)電路。本設(shè)計的產(chǎn)品也能在實際生活中有很廣泛的應(yīng)用。本課題就是本著這個宗旨出發(fā) ,利用超聲波的特性來為我們服務(wù)。是學(xué)習(xí)電子產(chǎn)品設(shè)計的很好途徑。其測量范圍為~，測量精度 為 。 (3).對設(shè)計的電路進行分析。 表 11 超聲波波速與溫度的關(guān)系表 溫度（℃） 30 20 10 0 10 20 30 100 聲速（ m ／ s） 313 319 325 323 338 344 349 386 在本次設(shè)計超聲波測距系統(tǒng)中因考慮氣溫因素對測量數(shù)據(jù)的影響。 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。單片機采用 AT89C51 或其兼容系列 。特別是該系列單片機片內(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 ,該系列單片機引腳與封裝如圖 21 所示。接收換能器對聲波脈沖的直接接收能力將決定最小的可測距離。 淮北師范大學(xué) 2021 屆學(xué)士畢業(yè)論文 超聲波測距系統(tǒng)設(shè)計 7 控制口發(fā)一個 10US 以上的高電平 ,就可以在接收口等待高電平輸出 .一有輸出就可以開定時器計時 ,當(dāng)此口變?yōu)榈碗娖綍r就可以讀定時器的值 ,此時就為此次測距的時間 ,方可算出距離 .如此不斷的周期測 ,就可以達到移動測量的值。 51 單片機和其開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)具有語言簡潔、可移植性好、表達能力強、表達方式靈活、可進行結(jié)構(gòu)化設(shè)計、可以直接控制計算機硬件、生成代碼質(zhì)量高、使用方便 等優(yōu)點。進入中斷后就立即關(guān)閉計時器 T1 停止計時，并將測距成功標(biāo)志字賦值 1。 為了驗證系統(tǒng)的測量精度，正對光滑硬質(zhì)表面進行測量，進行多次測量，并有直尺對測量距離進行驗證，最大測量誤差不超過 3cm，數(shù)據(jù)比較穩(wěn)定，測量范圍在 400cm。 (2)盲區(qū)的出現(xiàn)是因為發(fā)射信號必須有一個上升時間，當(dāng)距離太近時計算機系統(tǒng)已不能處理迅速返回的反射波信號，所以距離小于 時測量誤差明 顯增加。 通過實驗發(fā)現(xiàn)本系統(tǒng)仍有一些需改善的方面 : (1)由于探頭限制，在高溫、高壓等惡 劣環(huán)境下，測量誤差較大，可以根據(jù)實際情況更換更合適的探頭。碰到平整的表面 ，就產(chǎn)生近于鏡面反射， 因此，回波信號起伏很大。 [10] 胡萍 .超聲波測距儀的研制 .計算機與現(xiàn)代化， [11]譚洪濤，張學(xué)平 .單片機設(shè)計測距原理及其簡 單應(yīng)用 .現(xiàn)代電子技術(shù)， 2021 [12]鐘化蘭 .單片機控制的超聲波測距系統(tǒng)的數(shù)顯裝置 .電子技術(shù)， 2021， 7： 2426 [13]牛余朋，成曙 .基于單片機的超聲波測距系統(tǒng) [J].測控技術(shù)， 2021，24(4):7779 [14] 張謙琳 .超聲波檢測原理和方法 .北京