基于51單片機的超聲波測距報告-在線瀏覽
2025-08-06 13:12本頁面
【正文】 指向性強、傳輸距離遠、受環(huán)境影響小、傳輸時間容易檢測，而且超聲波傳聲器結構簡單、行能可靠、成本低、易集成，因此本設計采用超聲波測距的方式進行距離測量。本次設計超聲波傳感器采用電氣方式中的壓電式超聲波換能器，它是利用壓電晶體的諧振來工作的。當它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時，壓電晶片將會發(fā)生共振，并帶動共振板振動，產生超聲波。在超聲波電路中，發(fā)射端輸出一系列脈沖方波，脈沖寬度越大，輸出的個數(shù)越多，能量越大，所能測的距離也越遠。超聲波測距的方法有多種：如往返時間檢測、相位檢測法、聲波幅值檢測法。其原理是超聲波傳感器發(fā)射一定頻率的超聲波，借助空氣媒質傳播，到達測量目標或障礙物后反射回來，經反射后由超聲波接收器接收脈沖，其所經歷的時間即往返時間，往返時間與超聲波傳播的路程的遠近有關。假定s為被測物體到測距儀之間的距離，測得的時間為t／s。s1表示，則有關系式(1)s=vt／2 (1)表1 一些溫度下聲速溫度T/℃3020100102030聲速v/m（三）詳細設計系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。超聲波信號通過超聲波發(fā)射換能器發(fā)射至空氣中，遇被測物反射后回波被超聲波接收換能器接收。40 kHz左右的方波脈沖信號的產生通常有兩種方法：采用硬件如由555振蕩產生或軟件如單片機軟件編程輸出，本系統(tǒng)采用后者。發(fā)射部分的電路，如圖2所示。圖2 超聲波發(fā)射電路本設計選用了索尼CX20106A芯片，這是一款專用的紅外信號接收芯片，內部集成了檢波、除噪、放大電路，具有很高的信號檢測靈敏度，且輸出信號電平等級與單片機相同。超聲波接收電路圖如圖3所圖3 超聲波接收電路顯示電路 顯示電路借用實驗箱電路，由4位共陰數(shù)碼管LG3641,鎖存器74hc574構成，采用動態(tài)顯示，本設計只采用一個4位數(shù)碼管。系統(tǒng)軟件編制時考慮相關硬件的連線，同時還要進行存儲空間、寄存器以及定時器和外部中斷引腳的分配和使用。主程序首先要對系統(tǒng)環(huán)境初始化，設置定時器T0工作模式為16位定時/計數(shù)器模式，置位總中斷允許位EA并對顯示端口P0和P2清0；然后調用超聲波發(fā)生子程序送出一個超聲波脈沖。由于采用的是12mhz晶振，計數(shù)器每計一個數(shù)就是1us，所以當主程序檢測到接收成功的標志位后，將計數(shù)器T0中的數(shù)按式（31）計算，即可得被測物體與測距之間的距離。測出距離后，,然后再發(fā)超聲波脈沖重復測量過程。主程序流程圖超聲波測距主程序利用外部中斷0檢測返回超聲波信號，一旦接收到返回超聲波信號（INT0低電平），立即進入超聲波接收中斷程序。（四）調試及性能分析超聲波發(fā)射電路結構簡單沒有過多調試，主要對接收部分進行調試。其中2號腳與地之間連接 RC串聯(lián)網絡，它們是負反饋串聯(lián)網絡的組成部分，改變它們的數(shù)值能改變前置放大的增益和頻率特性。導致放大倍數(shù)過大，測距功能不能正常工作，后來 ，C不變，測距功能基本可以實現(xiàn)，最終為了方便調節(jié)放大倍數(shù)將R用10k電位器代替，以此達到最佳效果。 其它引腳不用調試。測量數(shù)據(jù)實際距離（cm）57102030507090100測量距離（cm）67102029497192101數(shù)據(jù)分析 測量工距用兩成為23cm的三角尺，擋板。誤差原因主要有尺子短，室溫溫度并不一定是20度即實際聲速與計算時采用的聲速存在誤差。這次課程設計是本門課程課堂教學的延伸和發(fā)展，是理論知識與工程實踐之間的銜接。同時，通過資料搜集、方案分析、系統(tǒng)設計與報告撰寫的一系列過程，得到一次科學研究工作的初步訓練。本次課程設計 使我得到了鍛煉，讓我明白學習不知能是紙上談兵，要能在生活生產中用到的具體使用。********************************************。* 采用 STC 89C54RC+ 12MHZ晶振 *。********************************************。顯示緩沖單元在40H43H，使用內存44H、45H、46H用于計算距離。 紅外脈沖輸出端口。********************************************。********************************************。中斷0 LJMP PINT0 ORG 000BH 。中斷1 RETI ORG 001BH 。串行口中斷 RETI ORG 002BH RETI 。********************************************。********************************************。40H43H為顯示數(shù)據(jù)存放單元（40H為最高位） MOV R7,0BH CLEARDISP: MOV R0,00H INC R0 DJNZ R7,CLEARDISP MOV 20H,00H MOV TMOD,21H 。65毫秒初值 MOV TL0,00H
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