超声波测距仪
一、 任务与要求
1、 任务
设计并制作超声波测距仪
2、 要求
使用数码管显示器显示测得的距离
距离测量范围为 20~300cm
测距响应时间为 1 秒
二、 方案设计及论证
超声波测距主要应用于倒车雷达、建筑施工工地以及一些工业现场，例如：液位、
井深、管道长度等场合。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，并且没有显示，操作使用很不方便。此次设计的是一种以 AT89C2051
单片机为核心的低成本、高精度、微型化的数字显示超声波测距仪。
超声波是一种频率超过 20KHZ 的机械波。压电传感器中的压电晶片受发射电脉冲激
励后产生振动。当超声波作用于晶片时，晶片受迫振动引起的形变可转换成相应的电信号。
前者用于超声波的发射，后者即为超声波的接收，而且每一种压电传感器有固定的工作频
率。超声波测距是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射和
接收回波的时间差 t,然后求出距离 S=Ct/2，式中的 C 为超声波波速。一般在空气中的超
声波传播速度为 340m/s。
由于超声波也是一种声波，其声速 C 与温度有关，表 1 列出了几种不同温度下的声速。
在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的。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。声速确定后，只要测得超声波往返的时间，即可求得距
离。这就是超声波测距仪的机理。其系统框图如图 1 所示。
表 1 声速与温度关系表
温度（℃） -30 -20 -10 0 10 20 30 100
声速（米/称） 313 319 325 323 338 344 349 386
