基于51单片机超声波测距器设计说明.doc

"基于51单片机超声波测距器设计说明" 本设计是一种基于51单片机的超声波测距器，用于汽车倒车、建筑施工工地及一些工业现场的位置监控，也可用于液位、井深、管道长度的测量等场合。该系统 采用超声波传感器来测量距离，具有高精度、快速、方便的特点，且能在测量精度方面达到工业实用的要求。 一、设计要求 设计一个超声波测距器，能够测量0.10-5.00m的距离，测量精度为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。 二、设计思路 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。超声波测距的原理一般采用渡越时间法（TOF）。首先测出超声波从发射到遇到障碍物返回所经历的时间，再乘以超声波的速度就得到二倍的声源与障碍物之间的距离。由于超声波在标准空气中的传播速度为331.45米/秒，由单片机负责计时，单片机使用12.0M晶振，所以此系统的测量精度理论上可以达到毫米级。 三、系统组成 硬件部分主要由单片机系统、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。软件部分主要由主程序、超声波发生子程序、超声波接收中断程序与显示子程序等部分。 四、系统硬件电路设计 单片机系统与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。单片机用P1.0端口输出超声波转化器所需的40KHz方波信号，利用外中断0口检测超声波接受电路输出的返回信号。显示电路采用简单实用的4位共阳LED数码管，段码用74LS244驱动，位码用PNP三极管驱动。 五、超声波发射电路设计 超声波发射电路原理图如图所示：该电路使用压电式超声波换能器来实现超声波的发送。该电路输出40KHz的方波信号，驱动超声波换能器来发送超声波。 六、超声波检测接收电路设计 超声波检测接收电路用于检测超声波的返回信号。该电路使用外中断0口来检测超声波接受电路输出的返回信号，并将其传递给单片机进行处理。 七、软件设计 软件部分主要由主程序、超声波发生子程序、超声波接收中断程序与显示子程序等部分组成。主程序负责整个系统的控制，超声波发生子程序负责生成超声波，超声波接收中断程序负责检测超声波的返回信号，显示子程序负责显示测量结果。 八、结论 基于51单片机的超声波测距器设计是一种高精度、快速、方便的测距方法，适用于汽车倒车、建筑施工工地及一些工业现场的位置监控，也可用于液位、井深、管道长度的测量等场合。该设计具有广泛的应用前景和实用价值。