基于AT89S52的超声波测距系统设计

基于AT89S52的超声波测距系统设计ANYu-lEi

(SchoolofInformation,ZhuhaiCampus,BeijingInstituteofTechnology,Zhuhai519085,China)Keywords:MCU;temperaturecompensation;ultrasonic本文介绍一种以AT89S52单片机为核心的低本钱、高精度、LCD数字显示超声波测距仪的硬件电路和软件设计方法。实际使用证明该仪器工作稳定，性能良好。

1超声波测距的根本原理

本设计采纳超声波渡越时间检测法。其原理为：检测从超声波放射器发出的超声波，经气体介质的传播到接收器的时间，即渡越时间。渡越时间与气体中的声速相乘，就是声波传输的距离。考虑实际状况，采纳异地脉冲反射式来测距，即需测距离是声波传输距离的一半：测动身射和接收回波的时间差△t，然后求出距离。在速度v已知的状况下，距离的计算公式如公式1：

S=v△t/2（1）

超声波属于声波范围，而声速与温度有亲密的关系[4]，因此测量环境温度可以提高测量精度。声速和温度的关系为：其中T为环境温度。

2超声波测距系统的总体构造设计

2.1设计方案

超声波测距仪的设计要求如下：

1)测量范围小于等于5米；

2)测量误差小于0.3cm；

3)进展温度补偿；

4)以LCD显示，显示温度和距离；

依据以上要求，测距仪的设计方案如下，共四个模块。

①以AT89S52单片机为主掌握器。该器件是INTEL公司生产的MCS-51系列单片机中的根底产品，采纳了牢靠的CMOS工艺制造技术,具有较高性能的8位单片机。利用其定时器计数器0实现超声波来回时间的测量；③采纳超声波放射接收一体化器件HC-SR04，以降低调试的简单性，提高系统的稳定性；3硬件设计

3.1掌握模块设计3.2超声波模块设计

集成电路HC-SR04是一款集放射，接收和掌握一体的超声波测距专用模块。超声波模块时序图如图2所示。

其上共有4跟引脚，电源引脚VCC，地引脚GND，触发引脚Trig，和反射波检测Echo。时序图说明只要通过IO口给Trig一个大于10微秒的TTL高电平既可以触发模块发送8个40KHz的方波，并自动检测是否有超声波返回。若有信号返回，通过IO口Echo输出一个高电平，且高电平的持续时间就是超声波从放射到接收的时间。因此只要测得Echo脉冲宽带，结合声速就可以计算出所测距离。

3.3测温模块通过单线总线端口访问DS18B20的协议主要有：①初始化，也就是主机检测DS18B20的存在；②ROM操作，包括主机对DS18B20的读写等；③存储器操作命令；④执行测温，读取温度和温度转换等。

通过现场测温，计算出当前温度下的波速，可较准确的计算测量距离。

3.4显示模块4软件设计4.1超声波来回时间计算子程序

voidtest(void)

{StartModual()；//启动超声波模块

_nop_();//延时以防止接收端

_nop_();//接到放射波

_nop_();

_nop_();

_nop_();

while(!Echo);//当Echo为零时等待

TR0=1;//开启计数

while(Echo);//当Echo为1

//计数并等待

TR0=0;//关闭计数

}

4.2距离计算子程序voidcalculater()

{

floatv;//声速

floattp;//温度

time=TH0*256+TL0;

TH0=0;

TL0=0;

if(temp0x8000)//温度为正直

tp=temp*0.0625;

else//温度为负值

tp=temp*(-0.0625);

c=331.4+0.61*tp;//温度补偿

distance=(time*c/(2*100))/100;

}

5试验结果与结论

利用游标卡尺对测距仪标定，测量数据如表1。

利用AT89S52单片机设计的超声波测距仪易于操作，读数直观，功耗较低，体积小，