文档介绍：利用单片机控制的超声波测距仪的设计
摘要
由于现代生产要求,人们发现需要实现无接触式的生产测距,而超声波测距是一种性能良好的测距方式,主要应用于倒车雷达、工地以及一些工业现场,本文设计了一种以AT89S51单片机为核心的低成本、高精度、微型化LED显示超声波测距仪,并使用一些常用芯片如:74LS04等。系统由单片机、超声波发射电路、超声波接收放大电路以及显示电路构成。由芯片AT89S51控制计算超声波从发射到接收的传送时间,从而得到待测距离。本系统具有易检测、软件功能完善,工作可靠、准确度高等优点。
本文论述了单片机技术研制成功的超声波测距仪的基本原理,测量计算方法,实现方案。采用软件校正,提高了测量精度和整机的可靠性。实际使用表明,极大的提高了安全性、可靠性和准确度。
关键词:测距仪, 超声波, 传感器, 单片机
目录
摘要 1
前言 4
第一章概述 5
5
5
第二章超声波测距的原理 6
超声波的介绍 6
什么是超声波 6
超声波的特性及特点 6
超声波的应用 7
超声波测距器的原理 7
超声波发生器 7
压电式超声波发生器的原理 8
超声波测距的原理 8
第三章系统设计 11
系统设计 11
芯片AT89S51介绍 11
AT89S51单片机的概述 11
传感器的选取 15
传感器的定义及作用 15
传感器的特性 15
传感器的选用 15
系统硬件电路设计 18
测距显示电路的设计 18
超声波发射电路的设计 20
超声波接收电路的设计 21
探测电路的设计 21
系统软件设计 22
第四章系统调试 25
硬件的调试 26
仪器精度分析及如何提高超声测距精度 26
总结 30
参考文献 31
致谢 32
附录 33
附录1 硬件电路总设计图 33
附录2 程序 33
前言
目前国内一般使用专用集成电路设计超声波测距仪,但是专用集成电路的成本很高,并且显示距离也比较困难,操作使用也不是很方便,而本设计研究的测距器成本低廉,性能优良,市场前景极为广阔,对提高我,具有较大的时间意义,在整个倒车过程中自动测量车尾到最近障碍物的距离,并用数字显示出来,在倒车到极限距离时会发出急促的警告声,提醒驾驶员注意刹车。本设计可望成为驾驶员特别是货车以及公共汽车驾驶员的好帮手,可有效的减少和避免那些视野不良的大型汽车的如冷藏车、集装箱车、垃圾车、食品车、载货车、公共汽车等倒车交通事故,另外还特别适用于夜间辅助倒车、倒车入库以及进入停车场停车到位,甚至还能防止盗贼扒车.
第一章概述
本系统的设计思想是采用以AT89S51单片机为核心,来设计一种低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪。
超声波测距可测出回波和发射脉冲之间的时间间隔,利用S=Ct/2就可以算出距离,再在LED上显示出来。当然还可以设置若干个键,以用来控制电路的工作状态。限制的最大可测距离存有四个因素:超声波的幅度,反射面的质地,反射面和入射声波之间的夹角以及接收换能器的灵敏度。接收换能器对声波脉冲的直接接收能力将决定最小的可测距离。
根据设计要求并综合各方面因素,采用AT89S51单片机作为主控制器,用动态扫描法实现LED数字显示,超声波驱动信号可以用单片机的定时器和计数器来完成。
本设计的任务是设计一个超声波测距器,可以应用于汽车倒车位置监控,也可用于如液位、井深、管道长度的测量等场合。-,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,能够手工设定报警量值。
系统组成的设计:各部分硬件的选取很有讲究,要十分合理。
设计的难点是:
1、超声波信号的接收、发射的设计
2、显示电路设计
3、流程图及程序的设计
第二章超声波测距的原理
超声波的介绍
什么是超声波
超声波是指频率高于20KHz的机械波。为了以超声波作为检测手段,必须产生超生波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波传感器,习惯上称为超声波换能器或超声波探头。超声波传感器有发送器和接收器,但一个超声波传感器也可具有发送和接收声波的双重作用。超声波传感器是利用压电效应的原理将电能和超声波相互转化,即在发射超声波的时候,将电能转换,发射超声波;而在收到回波的时候,则将超声振动转换成电信号。
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