超聲波傳感器及超聲波測距

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1、超聲波傳感器及超聲波測距摘要：介紹了一種基于AT89C52單片機(jī)的超聲波測距系統(tǒng)，由555和運(yùn)放及比較器配合超聲波傳感器有效組成了超聲波的發(fā)射電路和接收電路。同時在數(shù)據(jù)處理，盲區(qū)消隱方面提出了有效解決方法!從而提高了檢測的精度及靈敏度,以及用LCD液晶顯示器配合美妙的音樂進(jìn)行顯示。本文主要闡述了超聲測距系統(tǒng)的硬件電路構(gòu)成、工作原理及軟件設(shè)計方法。該系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠,有良好的測量精度和靈敏度。[關(guān)鍵字]超聲波測距LCD液晶前言隨著科技的迅猛發(fā)展越來越多科技成果被廣泛的運(yùn)用到人們的日常生活當(dāng)中,給我們的生活帶來了諸多方便。這一設(shè)計就是本著這個宗旨出發(fā),利用超聲波的

2、特性來為我們服務(wù)。人們能聽到聲音是由于物體振動產(chǎn)生的，它的頻率在20HZ-20KHZ范圍內(nèi)，超過20KHZ稱為超聲波，低于20HZ的稱為次聲波。常用的超聲波頻率為幾十KHZ-幾十MHZ。由于超聲波指向性強(qiáng),因而常于距離的測量。利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡單、易于做到實(shí)時控制,并且在測量精度方面能達(dá)到工業(yè)實(shí)用的要求,因此在移動機(jī)器人,汽車安全,海洋測量等上得到了廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計提供一種液晶顯示測距裝置,該裝置利用了發(fā)射接收一體化的超聲波傳感器和微處理器。采用超聲波傳感器分時工作于發(fā)射和接收,利用聲波在空氣中的傳播速度和發(fā)射脈沖到接收反射脈沖的時間間隔計算出障

3、礙物到超聲波測距器之間的距離。距離是在不同的場合和控制中需要檢測的一個參數(shù),所以,測距就成為數(shù)據(jù)采集中要解決的一個問題。盡管測距有多種方式,比如,激光測距,微波測距,紅外線測距和超聲波測距等。但是,超聲波測距不失為一種簡單可行的方法。雖然超聲波測距電路多種多樣,甚至已有專用超聲波測距集成電路。但是,有的電路復(fù)雜,技術(shù)難度大,有的調(diào)試?yán)щy,有的元件不易購買。本文介紹的電路,成本低廉,性能可靠,所用元件易購,并且利用測距原理,結(jié)合單片機(jī)的數(shù)據(jù)處理,使測量精度提高,電路實(shí)現(xiàn)容易,無須調(diào)試,工作穩(wěn)定可靠。目錄前言I第一章緒論11.1選題背景及研究意義1第二章方案論證22.1超聲

4、波測距原理22.2系統(tǒng)的工作原理2第三章系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計43.1AT89C52單片機(jī)43.2超聲波發(fā)射電路53.3超聲波接收電路8第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計124.1超聲波接收發(fā)射軟件設(shè)計124.2LCD液晶顯示部分軟件設(shè)計134.3超聲波傳感器程序..................................................................15結(jié)論19參考文獻(xiàn)20第一章緒論1.1選題背景及研究意義1.1.1選題背景在日常生活中，有各種各樣的測距儀。與激光測距、紅外線測距相比,超聲波對外界光線、色彩和電磁場不敏感,更適于黑暗、電磁干擾強(qiáng)、

5、有毒、灰塵或煙霧的惡劣環(huán)境,在識別透明及漫反射性差的物體上也更有優(yōu)勢。而且超聲波還有其指向性強(qiáng)、能量消耗緩慢、傳播距離較遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。超聲波測距是一種非接觸式測量,廣泛應(yīng)用于倒車防撞雷達(dá)、機(jī)器人接近覺、海洋測量、物體識別等領(lǐng)域。距離是在不同的場合和控制中需要檢測的一個參數(shù),所以,測距就成為數(shù)據(jù)采集中要解決的一個問題。1.1.2研究意義本設(shè)計是超聲波測距儀裝置,該裝置利用了發(fā)射接收一體化的超聲波傳感器和微處理器。采用超聲波傳感器分時工作于發(fā)射和接收,利用聲波在空氣中的傳播速度和發(fā)射脈沖到接收反射脈沖的時間間隔計算出障礙物到超聲波測距器之間的距離。因此經(jīng)常用于距離的測量，如測距

6、儀和物位測量儀等都可以通過超聲波來實(shí)現(xiàn)。在日常生活中起了廣泛的作用。第二章方案論證2.1超聲波測距原理為了研究和利用超聲波，人們已經(jīng)設(shè)計和制成了許多超聲波發(fā)生器?？傮w上講，超聲波發(fā)生器可以分為兩大類：一類是用電氣方式產(chǎn)生超聲波，一類是用機(jī)械方式產(chǎn)生超聲波。電氣方式包括壓電型、磁致伸縮型和電動型等；機(jī)械方式有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。它們所產(chǎn)生的超聲波的頻率、功率和聲波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前較為常用的是壓電式超聲波發(fā)生器超聲波測距通常采用度越時間法,即利用s=vt/2計算被測物體的距離。式中s為收發(fā)頭與被測物體之間的距離,v為超聲波在介質(zhì)中的傳播速度(v

7、=331.41+T/273m/s),t為超聲波的往返時間間隔。工作原理為:發(fā)射頭發(fā)出的超聲波以速度v在空氣中傳播,在到達(dá)被測物體時被其表面反射返回,由接收頭接收,其往返時間為t,由s算出被測物體的距離。T為環(huán)境溫度,在量精度要求高的場合必須考慮此影響,但在一般情況下,可舍去此法,由軟件進(jìn)行調(diào)整補(bǔ)償。由于超聲波也是一種聲波，其聲速c與溫度有關(guān)，附表1列出了幾種不同溫度下的聲速。在使用時，如果溫度變化不大，則可認(rèn)為聲速是基本不變的。如果測距精度要求很高，則應(yīng)通過溫度補(bǔ)償?shù)姆椒右孕Ｕ?。聲速確定后，只要測得超聲波往返的時間，就可以求出距離。這就