【正文】 ................. 3 本論文主要研究?jī)?nèi)容 .................................................. 4 ................................................... 6 超聲波簡(jiǎn)介 .......................................................... 6 . 超聲波 主要參數(shù) ................................................. 6 超聲波的物理性質(zhì) ................................................ 7 超聲波對(duì)聲場(chǎng)產(chǎn)生的作用 .......................................... 8 超聲波傳感器介紹 .................................................... 8 超聲波測(cè)距原理及結(jié)構(gòu) ............................................ 9 超聲波傳感器選擇 ............................................... 11 超聲波測(cè)距的原理 ............................................... 12 發(fā)射脈沖寬度 ................................................... 13 測(cè)量盲區(qū) ....................................................... 14 2. 3總體設(shè)計(jì)小結(jié) ...................................................... 15 .......................................................... 16 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ....................................................... 16 單片機(jī)簡(jiǎn)介 .................................................. 16 單片機(jī)主要特性 .......................................... 17 管腳說(shuō)明 ................................................ 18 、 R40 超聲波傳感器簡(jiǎn)介 ........................................... 20 超聲波傳感器的基本介紹 ......................................... 20 超聲波傳感器的主要應(yīng)用 ......................................... 20 超聲波傳感器的工作原理 ......................................... 21 超聲波發(fā)射器電路設(shè)計(jì) ............................................... 22 3. 4. 1 發(fā)射電路設(shè)計(jì)思路： ........................................... 22 . . 發(fā)射波形的重復(fù)性 ............................................... 22 發(fā)射波形電壓及功率 ............................................. 23 超聲波檢測(cè)接受電路 ................................................. 23 顯示電路 ........................................................... 24 復(fù)位電路 .................................................... 25 3. 8蜂鳴器電 路 ........................................................ 25 .......................................................... 26 主程序流程 ......................................................... 26 子程序設(shè)計(jì) ......................................................... 27 超聲波發(fā)送子程序及超聲波接收中斷子程序 ......................... 27 距離計(jì)算子程序 ................................................. 29 .................................................................. 31 致 謝 ................................................................ 32 參考文獻(xiàn) ................................................................ 33 附錄 A超聲波測(cè)距電路原理圖 .............................................. 34 附錄 B仿真電路 .......................................................... 35 附錄 C程序清單 .......................................................... 38 . . 近年來(lái)，隨著電子測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，運(yùn)用超聲波作出精確測(cè)量已成可能。 關(guān)鍵詞： AT89C51。相關(guān)部分附有硬件電路圖、程序流程圖。各探頭的信號(hào)經(jīng)單片機(jī)綜合分析處理，實(shí)現(xiàn)超聲 波測(cè)距儀的各種功能。 本設(shè)計(jì)采用以 AT89C51 單片機(jī)為核心的低成本、高精度、微型化數(shù)字顯示超聲波測(cè)距儀的硬件電路和軟件設(shè)計(jì)方法。. . 摘 要 論文的內(nèi)容是基于 AT89C51 單片機(jī)超聲波測(cè)距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要是利用超聲波的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，將超聲波測(cè)距系統(tǒng)和 AT89C51 單片機(jī)結(jié)合于一體。該系統(tǒng)采用軟、硬件結(jié)合的方法，具有模塊化和多用化的特點(diǎn)。整個(gè)電路采用模塊化設(shè)計(jì)，由主程序、預(yù)置子程序、發(fā)射子程序、接收子程序、顯示子程序等模塊組成。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的總體方案，最后通過(guò)硬件和軟件實(shí)現(xiàn)了各個(gè)功能模塊。 經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，這套系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)合理、抗干擾能力強(qiáng)、實(shí)時(shí)性良好，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)擴(kuò)展和升級(jí)，可以有效地解決汽車倒車、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的位置監(jiān)控。 超聲波；測(cè)距 . . Abstract The paper is based on the contents of the AT89C51 monolithic integrated circuit reverse collision avoidance system design, mainly using ultrasound features and advantages, ultrasound ranging system and the integration with the integration AT89C51 monolithic integrated circuit. The system used software and hardware integrated approach of a modular and multiuse characteristics. At the core of the design using AT89C51 lowcost, high accuracy, Micro figures show that the ultrasonic range finder hardware and software design methods. Modular design of the whole circuit from the main program, pre subroutine fired subroutine receive subroutine. display subroutine modules form. SCM prehensive analysis of the probe signal processing, and the ultrasonic range finder function. On the basis of the overall system design, hardware and software by the end of each module. The research has led to the discovery that the software and hardware designing is justified, the antidisturbance petence is powerful and the realtime capability is satisfactory and by extension and upgrade, this system can resolve the problem of the car availably, building construction the position of the workplace and some industries spot supervision. Key words:AT89C51。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，電子測(cè)量技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，而超聲波測(cè)量精確高，成本低，性能穩(wěn)定則備受青睞。超聲波也遵循一般機(jī)械波在彈性介質(zhì)中的傳播規(guī)律，如在介質(zhì)的分界面處發(fā)生反射和折射現(xiàn)象，在進(jìn)入介質(zhì)后被介質(zhì)吸收而發(fā)生衰減等。隨著科技水平的不斷提高，超聲波測(cè)距技術(shù)被廣泛應(yīng)用于人們?nèi)粘９ぷ骱蜕钪小? 由于超聲測(cè)距是一種非接觸檢測(cè)技術(shù)，不受光線、被測(cè)對(duì)象顏色等的影響，較其它儀器更衛(wèi)生，更耐潮濕、粉塵、高溫、腐蝕氣體等惡劣環(huán)境，具有少維護(hù)、 不污染、高可靠、長(zhǎng)壽命等特點(diǎn)。可在不同環(huán)境中進(jìn)行距離準(zhǔn)確度在線標(biāo)定，可直接用于水、酒、糖、飲料等液位控制，可進(jìn)行差值設(shè)定，直接顯示各種液位罐的液位、料位高度。利用超聲波檢測(cè)往往比較迅速、方便、計(jì)算簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制，并且在測(cè)量精度方面能達(dá)到工業(yè)實(shí)用的指標(biāo)要求，因此為了使移動(dòng)機(jī)器人能 夠自動(dòng)躲避障礙物行走，就必須裝備測(cè)距系統(tǒng)，以使其及時(shí)獲取距障礙物的位置信息（距離和方向）。同時(shí)由于超聲波測(cè)距系統(tǒng)具有以上的這些優(yōu)點(diǎn)，因此在汽車倒車?yán)走_(dá)的研制方面也得到了廣泛的應(yīng)用。在很多工控場(chǎng)合，測(cè)量的物體是不能夠直接接觸到的，或者是測(cè)量物體不宜直接接觸 , 這個(gè)時(shí)候就要用到非接觸式的測(cè)量?jī)x器。 而在超聲波測(cè)量領(lǐng)域，尤其是在測(cè)距領(lǐng)域，結(jié)合各種其他技術(shù)的應(yīng)用，超聲波測(cè)量變得十分普及。 超聲波對(duì)色彩、光照度、外界光線和電磁場(chǎng)不敏感 ， 因此超聲測(cè)距對(duì)于被測(cè)物處于黑暗、有灰塵或煙霧、強(qiáng)電磁干擾、有毒等惡劣的環(huán)境下有一定的適應(yīng)能力 ， 在. . 液位測(cè)量、機(jī)器人避障和定位、倒車?yán)走_(dá)、物體識(shí)別等方面有著廣泛的運(yùn)用。 (2) 相對(duì)于光學(xué)方法，超聲波的波速小，可以直接測(cè)量較近目標(biāo)的距離，縱向分辨率較高；對(duì)色彩、光照度、電磁場(chǎng)不敏感， 被測(cè)物體處于黑暗，有灰塵，煙霧，電磁干擾，有毒等惡劣的環(huán)境有一定的適應(yīng)能力。 (3) 超聲波傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，費(fèi)用低，信息處理簡(jiǎn)單可靠，易于小型化與集成化。但就目前技術(shù)水平來(lái)說(shuō)，人們可以具體利用的超聲波技術(shù)還十分有限，因此，這是一個(gè)正在蓬勃發(fā)展而又有無(wú)限前景的技 術(shù)及產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。超聲波在空氣中的 傳 播速度 為 V，根據(jù) 計(jì)時(shí) 器 記錄 的 時(shí)間 t，就可以 計(jì) 算出 發(fā) 射點(diǎn)距障礙物的距離。 電路的 輸 出端接 單 片機(jī)的外部中斷源 輸 入口。當(dāng)收到超聲波的反 射波 時(shí) ，接收 電 路 輸 出端 產(chǎn) 生一個(gè) 負(fù) 跳 變 ，在 單 片機(jī)的外部中斷源 輸 入口 產(chǎn) 生一個(gè)中斷 請(qǐng) 求信號(hào)， 單 片機(jī)響 應(yīng) 外部中斷 請(qǐng) 求 執(zhí) 行外部中斷服 務(wù) 子程序， 讀 取 時(shí)間 差， 計(jì) 算距離 ,結(jié) 果 輸 出 給 LED 顯 示。例如，液面測(cè)量就是一種距離測(cè)量，傳統(tǒng)的電極法是采用差位分布電極，通過(guò)給電或脈沖來(lái)檢測(cè)液面，電極長(zhǎng)期浸泡于水中或其他液體中，極易被腐蝕、電解，失去靈敏性。 超聲波測(cè)距電路可以由傳統(tǒng)的模擬或者數(shù)字電路構(gòu)建，但是基于這些傳統(tǒng)電路構(gòu)建的系統(tǒng)往往可靠性差，調(diào)試?yán)щy，可擴(kuò)展性差，所以基于單片機(jī)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)被廣泛的應(yīng)用。 我就影響超聲測(cè)距誤差的幾個(gè)因素做了分析，并為本系