设计实例超声波测距器

1、及应用单片机原理1 1 功功 能能 u单片机超声波测距器可应用于汽车倒车障碍物提醒，单片机超声波测距器可应用于汽车倒车障碍物提醒，也可用于如液位、井深、管道长度、物体厚度等的测也可用于如液位、井深、管道长度、物体厚度等的测量。量。u测量范围按不同需求而不同测量范围按不同需求而不同, ,本例中的小功率测距器本例中的小功率测距器范围在范围在0.10 m -4.00m0.10 m -4.00m左右，测量精度左右，测量精度1cm1cm。u能够用能够用LEDLED清晰稳定地显示测量结果。清晰稳定地显示测量结果。 2 2方案方案 u采用采用89C5289C52系列单片机作为主控制器系列单片机作为主控制器u

2、用动态扫描法实现用动态扫描法实现LEDLED数字显示数字显示u38-40KHZ38-40KHZ超声波驱动信号用单片机的定时器完成超声波驱动信号用单片机的定时器完成单片机控制器LED显示扫描驱动超声波接收超声波发送3 3硬件电路设计硬件电路设计 u12MHZ晶振晶振uP1.0端口输出超声波换能器所需的端口输出超声波换能器所需的40K Hz方波信号方波信号u外中断外中断0口监测超声波接收电路输出的返回信号口监测超声波接收电路输出的返回信号u4位共阳位共阳LED数码管显示距离（也可用数码管显示距离（也可用LCD） 3.13.1单片机系统及显示电路单片机系统及显示电路 EA/VP31X119X218R

3、ESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P10/T1P11/T2P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U5AT89C5210kY212MHZC430PFC530PF20uF+5VCC9012RESETabfcgdeDPYLEDgn1234567abcdefgLEDabfcgdeDPYLEDgn1234567abcdefgLEDabfcgdeDPYLEDgn

4、1234567abcdefgLED90124.7K90124.7KP2.3P2.2P2.190124.7KabfcgdeDPYLEDgn1234567abcdefgLED4.7KP2.0VCC回波接收输入40K输出5103 3硬件电路设计硬件电路设计 3.23.2超声波发射电路超声波发射电路 u由反向器由反向器74LS04和超声换能器构成和超声换能器构成uP1.0端口输出的端口输出的40KHz方波信号方波信号, 用推挽形式提用推挽形式提高超声波的发射强度高超声波的发射强度u上拉电阻上拉电阻R10、R11一方面提高高电平的驱动能一方面提高高电平的驱动能力，另一方面可以增加超声换能器的阻尼效果，力

5、，另一方面可以增加超声换能器的阻尼效果，缩短其自由振荡的时间缩短其自由振荡的时间 3 3硬件电路设计硬件电路设计 3. 33. 3超声波接收电路超声波接收电路 u红外线检波接收的专用芯片红外线检波接收的专用芯片CX20106A，具有很高的灵敏度和较强，具有很高的灵敏度和较强的抗干扰能力（无信号时输出高电平）的抗干扰能力（无信号时输出高电平）u适当更改电容适当更改电容C4的大小可以改变接收电路的灵敏度和抗干扰能力。的大小可以改变接收电路的灵敏度和抗干扰能力。 4 4系统程序设计系统程序设计 4.1 4.1 超声波测距器的算法超声波测距器的算法 ud为被测物与测距器距离，为被测物与测距器距离，s为

6、声波的来回路程，为声波的来回路程，v为声速，为声速，t为声波来回所用时间为声波来回所用时间 2)(2tvsd 4 4系统程序设计系统程序设计 4.1 4.1 超声波测距器的算法超声波测距器的算法 u超声波声速超声波声速v v与温度有关与温度有关u在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的u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 温度（温度（）-30-30-20-20-10-100 0101020203030100100声速（米声速（米/ /秒）秒） 313313319

7、319325325323323338338344344349349386386不同温度下超声波声速表不同温度下超声波声速表 4 4系统程序设计系统程序设计 4.24.2主程序设计主程序设计 u首先是系统环境初始化首先是系统环境初始化u定时器定时器T0工作模式为工作模式为16位定时计数器模式，位定时计数器模式，T1为为8位自动重装模式，位自动重装模式，置位总中断允许位置位总中断允许位EA并给显示端口并给显示端口P0和和P2清零。清零。u用定时器用定时器T0中断启动中断启动T1中断发超声波并进行计数，后打开外中断中断发超声波并进行计数，后打开外中断0接收返回的超声波信号。外中断收到信号后关闭接收返

8、回的超声波信号。外中断收到信号后关闭T0中断。中断。u采用采用12M的晶振，计数器每计一个数就是的晶振，计数器每计一个数就是1S，当主程序检测到接收，当主程序检测到接收成功的标志位后，将计数器成功的标志位后，将计数器T0中的数（即超声波来回所用的时间）按中的数（即超声波来回所用的时间）按下式计算，即可得被测物体与测距器之间的距离，设计时取下式计算，即可得被测物体与测距器之间的距离，设计时取20时的时的声速声速344m/s则有：则有： )(100001722)(0cmTtvd4 4系统程序设计系统程序设计 4.24.2主程序设计主程序设计 u主程序流程图主程序流程图 调用显示程序等待超声回波标志调用显示程序等待超声回波标志计算距离计算距离显示结果显示结果0.5s系统初始化系统初始化开始开始4 4系统程序设计系统程序