(注意接收电路图)基于单片机的超声波测距原理.doc

单片机超声测距原理超声波测距学****板,可应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控, 也可用于如液位、井深、管道长度的测量等场合。要求测量范围在 ~ , 测量精度 1cm ,测量时与被测物体无直接接触,能够清晰稳定地显示测量结果。超声波测距原理超声波发生器内部结构有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号, 其频率等于压电晶片的固有振荡频时, 压电晶片将会发生共振, 并带动共振板振动, 便产生超声波。反之, 如果两电极间未外加电压, 当共振板接收到超声波本时, 将压迫压电晶片作振动, 将机械能转换为电信号, 就成为超声波接收器。在超声探测电路中, 发射端得到输出脉冲为一系列方波,其宽度为发射超声的时间间隔,被测物距离越大, 脉冲宽度越大, 输出脉冲个数与被测距离成正比。超声测距大致有以下方法:①取输出脉冲的平均值电压, 该电压( 其幅值基本固定) 与距离成正比, 测量电压即可测得距离; ②测量输出脉冲的宽度,即发射超声波与接收超声波的时间间隔 t ,故被测距离为 S=1 / 2vt 。本测量电路采用第二种方案。由于超声波的声速与温度有关, 如果温度变化不大, 则可认为声速基本不变。如果测距精度要求很高, 则应通过温度补偿的方法加以校正。超声波测距适用于高精度的中长距离测量。因为超声波在标准空气中的传播速度为 米/秒,由单片机负责计时, 单片机使用 晶振, 所以此系统的测量精度理论上可以达到毫米级。采用 AT89C5 1或 AT89S5 1 单片机, 晶振:12M, 单片机用 P1. 0 口输出超声波换能器所需的 40K 方波信号, 利用外中断0 口监测超声波接收电路输出的返回信号, 显示电路采用简单的 4 位共阳 LED 数码管, 断码用 74LS244, 位码用 8550 驱动. 超声波测距的算法设计: 超声波在空气中传播速度为每秒钟 340米( 15℃时)。 X2 是声波返回的时刻, X1 是声波发声的时刻, X2-X1 得出的是一个时间差的绝对值,假定 X2- X1= ,则有 340m × = 。由于在这 的时间里,超声波发出到遇到返射物返回的距离, 超声波测距器的系统框图如下图所示: 硬件部分采用 AT89C51 或 AT89S51 单片机, 晶振:12M, 单片机用 口输出超声波换能器所需的 40K 方波信号, 利用外中断0 口监测超声波接收电路输出的返回信号, 显示电路采用简单的 4 位共阳 LED 数码管, 断码用 74LS244, 位码用 8550 驱动. 主要由单片机系统及显示电路、超声波发射电路和超声波检测接收电路三部分组成。采用 AT89S51 来实现对 CX20106 A 红外接收芯片和 TCT40-1 0 系列超声波转换模块的控制。单片机通过 P1. 0 引脚经反相器来控制超声波的发送, 然后单片机不停的检测 INT0 引脚,当 INT0 引脚的电平由高电平变为低电平时就认为超声波已经返回。计数器所计的数据就是超声波所经历的时间,通过换算就可以得到传感器与障碍物之间的距离。 1. 单片机系统及显示电路单片机采用 89S51 或其兼容系列。采用 12MHz 高精度的晶振, 以获得较稳定的时钟频率,减小测量误差。单片