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基于单片机的超声波测距控制系统.doc
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2022-11-29
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基于单片机的超声波测距控制系统.doc
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基于单片机的超声波测距控制系统
1、总体方案设计
本文所研究的超声波测距仪利用超声波指向性强、能量消耗缓慢、传播距离
较远等优点,即用超声波发射器向某一方向发送超声波,同时在发射的时候开场
计时,在超声波遇到障碍物的时候反射回来,超声波接收器在接收到反射回来的
超声波时,停顿计时。设超声波在空气中的传播速度为 V,在空气中的传播时间
为 T,汽车与障碍物的距离为 S,Error! No bookmark name given.S=VT/2,这样可
以测出汽车与障碍物之间的距离,然后在 LED 显示屏上显示出来。
其工作机理是依据压电材料的正逆压电效应,利用逆压电效应产生超声波,
即逆压电效应是在压电材料上加上某种特定频率的交变正弦信号,材料就会产生
随所加电压的变化规律而变化的机械形变,这种机械形变推动周围介质振动,产
生疏密相间的机械波,如果其振动频率在超声围,这种机械波就是超声波。
本文所设计的超声波测距仪主要由 AT89C52 单片机、超声波发射电路、超
声波接收放大电路、显示电路。
首先由单片机驱动产生 12MHZ 晶振,由超声波发射探头发送出去,在遇到
障碍物反射回来时由超声波接收探头检测到信号,然后经过滤波、放大、整形之
后送入单片机进展计算,把计算结果输出到 LED 液晶显示屏上。它们所产生的
超声波的频率,功率和声波特性各不一样,因而用途也各不一样。目前在近距离
测量方面较为常用的是压电式超声波换能器。
根据设计要求并综合各方面因素,本例决定采用 AT89C51 单片机作为主控
制器,用动态扫描法实现 LED 数字显示,超声波驱动信号用单片机的定时器完
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成。超声波测距器系统设计如图 1 所示。
图 1 超声波测距器系统设计框图
主程序流程图:
障
碍
物
超声波
换能器
超声波
换能器
发射电路
接收电路
计时
单片机
AT89C51
LED
显示
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图 2
2、具体电路设计
2.1 系统硬件设计
系统由 AT89S51 单片机、超声波发射电路、接收放大电路及显示电路组成。
AT89S51 单片机是整个系统的核心部件,用来协调各部件的工作,单片机采用
AT89C51 或其兼容系列。采用 12MHz 高精度的晶振,以获得较稳定时钟频率,
减小测量误差。。先由单片机控制的振荡源产生 40kHz 的频率信号以驱动超声波
换能器,持续发射超声波 20ms。当第一个超声波脉冲发射后,计数器开场计数,
在检测到第一个回波脉冲的瞬间,计数器停顿计数,这样就能够得到从发射到接
开场
系统初始化
发送超声波脉冲
等待反射超声波
显示结果
计算距离
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