【正文】 超聲波發(fā)生子程序、超聲波接收中斷程序及顯示子程序等部分組成。本文闡述了儀 器 研制的理論基礎(chǔ)，介紹了具體的軟硬件設(shè)計以及相關(guān)情況。 本文主要研究了一種基于單片機(jī)微處理器的超聲波測距儀。杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 基于單片機(jī)控制的超聲波測距系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 誠 信 承 諾 我謹(jǐn)在此承諾：本人所寫的畢業(yè)論文《基于單片機(jī)控制的超聲波測距系統(tǒng)地設(shè)計與實現(xiàn)》均系本人獨(dú)立完成，沒有抄襲行為，凡涉及其他作者的觀點和材料，均作了注釋，若有不實，后果由本人承擔(dān)。 承諾人（簽名）： 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 摘 要 超聲波測距在社會生活中已經(jīng)有廣泛的應(yīng)用如汽車倒車?yán)走_(dá)等。 該儀 器 以空氣中超聲波的 傳播速度為確定條件，利用反射超聲波測量待測距離。 該系統(tǒng)的 硬件部分主要由單片機(jī)系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射電路和超聲波檢測接收電路三部分組成。 利用單片機(jī) AT89C2051 對超聲波接收信號進(jìn)行處理（通過一定的算法），并將它顯示到 LED 上。 關(guān)鍵詞 ： 超聲波 ；測距系統(tǒng)；單片機(jī) 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 ABSTRACT The technology of measuring distance by ultrasonic signal is widely used in many social fields, such as backing car radar and so on. This paper primarily investigats a kind of ultrasonic range finder based on microprocessor. This device can measure certain distance with reflected wave on condition that the speed of transmitting wave is fixed. It generally specifies the theoretical foundation of the device, introduces the software and hardware design of the device and correlative things. The part of the hardware of the system is mainly posed with the three parts as the microprocessor system and display circuit, the ultrasonic transmitting circuit and the ultrasonic receiving detection part of software is mainly posed with main program, ultrasonic occurred sub routing, ultrasonic received interruption sub routing and display sub routing. Using the MCU AT89C2051， deals the signal of the ultrasonic(through some algorithm),and shows it on the LED. Key words： ultrasonic 。 microcontroller 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 目 錄 1 引言 7 2 概述 8 超聲與超聲的應(yīng)用 8 超聲的產(chǎn)生 8 超聲的發(fā)展史 8 超聲的分類 9 超聲聲速的計算 9 使用超聲波和使用激 光測距的比較 10 超聲波換能器的介紹 11 超聲波換能器的分類 11 超聲波換能器的基本原理 11 超聲波換能器的基本構(gòu)造 12 超聲波測距電路原理 13 測量盲區(qū) 14 超聲波的衰減 15 主要技術(shù)指標(biāo) 15 總結(jié) 15 3 硬件電路設(shè)計 16 AT89C51 和 AT89C2051 的區(qū)別 16 硬件電路的總體設(shè)計 19 測距原理 19 超聲波測距系統(tǒng)的工作過程 20 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 超聲波測距部分硬件實現(xiàn) 20 單片 機(jī)系統(tǒng)部分 20 顯示部分 21 發(fā)射部分 22 接收部分 23 限制系統(tǒng)的最大可測距離的因素 23 硬件電路設(shè)計總結(jié) 24 用 PROTEL 繪制原理圖 24 4 軟件設(shè)計 26 總體方案 26 程序流圖 27 模塊說明 27 超聲波測距儀的算法設(shè)計 27 主函數(shù) 28 超聲波發(fā)生子程序和超聲波接收子程序 29 顯示函數(shù) 29 5．制作與調(diào)試 31 硬件的制作與調(diào)試 31 軟件的調(diào)試 31 軟硬件結(jié)合調(diào)試 32 致謝 34 參考文獻(xiàn) 35 附件一：超聲波測距儀的程序 36 附件二：超聲波測距儀的硬件原理圖 30 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 1 引言 一些傳統(tǒng)的距離測量方式在某些特殊場合存在不可克服的缺陷。利用超聲波測量就可以解決這些問題。目前已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在機(jī)械制造、電子冶金、航海、宇航、石油化工、交通等工業(yè)領(lǐng)域。 利用超聲波作為定位技術(shù)是蝙蝠等一些無目視能力的生物作為防御及捕捉獵物生存的手段， 也就是由生物體發(fā)射不被人們聽到的超聲波 (20kHz以上機(jī)械波 ),借助空氣媒質(zhì)傳播由被待捕捉的獵物或障礙物反射回來的時間間隔長短與被反射的超聲波的強(qiáng)弱判斷獵物性質(zhì)或障礙位置的方法。超聲波測距是一種利用聲波特性、電子計數(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。 超聲波測距在某些場合有著顯著的優(yōu)點，因為這種方法是利用計算超聲波在被測物體和超聲波探頭之間的傳輸來測量距離的，因此它是一種非接觸式的測量所以它就能夠在某些特定場合或環(huán)境比較惡劣的環(huán)境下使用。 2 概述 超聲與超聲的應(yīng)用 超聲的產(chǎn)生 我們生活的世界充滿了各種可聽的聲信號。我國兩千多年前的先秦時期，在樂律和樂器的研究方面，對聲學(xué)的發(fā)展作出了重要的貢獻(xiàn)。然而由于超聲是人耳聽不到的信號，直到 18世紀(jì)，人們在研究蝙蝠、海豚等動物時，才推測自然界中存在超聲。聲波是一種彈性機(jī)械波，即機(jī)械振動在彈性媒質(zhì)中的傳播。連續(xù)彈性媒質(zhì)可以看作是由許多彼此緊密相連的質(zhì)點組成，當(dāng)彈性媒質(zhì)中的質(zhì)點受到某種擾 動時，此質(zhì)點便產(chǎn)生偏離其平衡位置的運(yùn)動，這一運(yùn)動勢必推動與其相鄰質(zhì)點也開始運(yùn)動。如此，媒質(zhì)中質(zhì)點相繼在各自的平衡位置附近往返運(yùn)動，便將擾動以波動的形式傳播到周圍更遠(yuǎn)的媒質(zhì)中去，形成聲波 。 現(xiàn)代聲學(xué)已經(jīng)涵蓋了從 1 1410 10? ～ Hz的頻率范圍，相當(dāng)于從大約 3小時振動一次的次聲到波長短于固體 中原子間距的分子熱振動，即跨越了 1810 量級的寬廣頻段。 1883年Galton首次制成超聲氣哨，其原理是將壓縮氣體經(jīng)過狹縫噴嘴形成氣流，吹動圓形刀口振動形成共振腔，從而產(chǎn)生超聲。山于這類換能器成本低，所以經(jīng)過不斷改進(jìn)，至今仍廣泛地用于對流體媒質(zhì)的超聲處理技術(shù)中。 1917年，法國物理學(xué)家朗之萬 (Paul Langevin)用天然壓 電石英制成了夾心式超聲換能器，并成功地應(yīng)用于水下探測潛艇。 材料科學(xué)的發(fā)展，使得應(yīng)用最廣泛的壓電換能器也由天然壓電晶體發(fā)展到機(jī)電禍合系數(shù)高、價格低廉、性能良好的壓電陶瓷、人工壓電單晶、壓電半導(dǎo)體以及塑料壓電薄膜 (PVDF)等。 產(chǎn)生和接收的波型也由單純的縱波擴(kuò)大為橫波、扭轉(zhuǎn)波、彎曲波、表面波等。 超聲的分類 利用超聲波易于獲得指向性極好的定向聲束，超聲波在媒質(zhì)中的反射、折射、衍射散射等傳播規(guī)律與可聽聲波并無質(zhì)的區(qū)別，超聲在一般流體媒質(zhì) (氣體、液體 )中的傳播理論已較成熟。 檢測超聲 主要是利用超聲的信息載體作用，即通過超聲在媒質(zhì)中的傳播、 吸收、波形轉(zhuǎn)換等，提取反映媒質(zhì)本身特性或內(nèi)部結(jié)構(gòu)的信息，達(dá)到檢測媒質(zhì)性質(zhì)、物體形狀或幾何尺寸、內(nèi)部缺陷或