超聲波傳感器及超聲波測(cè)距

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1、超聲波傳感器及超聲波測(cè)距摘要：介紹了一種基于AT89C52單片機(jī)的超聲波測(cè)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(shí)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(cè)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(cè)距系統(tǒng)的硬件電路構(gòu)成、工作原理及軟件設(shè)計(jì)方法。該系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠,有良好的測(cè)量精度和靈敏度。[關(guān)鍵字]超聲波測(cè)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(jì)就是本著這個(gè)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(dòng)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(cè)量。利用超聲波檢測(cè)往往比較迅速、方便、計(jì)算簡(jiǎn)單、易于做到實(shí)時(shí)控制,并且在測(cè)量精度方面能達(dá)到工業(yè)實(shí)用的要求,因此在移動(dòng)機(jī)器人,汽車安全,海洋測(cè)量等上得到了廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)提供一種液晶顯示測(cè)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(shí)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(shí)間間隔計(jì)算出障

3、礙物到超聲波測(cè)距器之間的距離。距離是在不同的場(chǎng)合和控制中需要檢測(cè)的一個(gè)參數(shù),所以,測(cè)距就成為數(shù)據(jù)采集中要解決的一個(gè)問題。盡管測(cè)距有多種方式,比如,激光測(cè)距,微波測(cè)距,紅外線測(cè)距和超聲波測(cè)距等。但是,超聲波測(cè)距不失為一種簡(jiǎn)單可行的方法。雖然超聲波測(cè)距電路多種多樣,甚至已有專用超聲波測(cè)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(cè)距原理,結(jié)合單片機(jī)的數(shù)據(jù)處理,使測(cè)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(cè)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(jì)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(jì)124.1超聲波接收發(fā)射軟件設(shè)計(jì)124.2LCD液晶顯示部分軟件設(shè)計(jì)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(cè)距儀。與激光測(cè)距、紅外線測(cè)距相比,超聲波對(duì)外界光線、色彩和電磁場(chǎng)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(shí)別透明及漫反射性差的物體上也更有優(yōu)勢(shì)。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(cè)距是一種非接觸式測(cè)量,廣泛應(yīng)用于倒車防撞雷達(dá)、機(jī)器人接近覺、海洋測(cè)量、物體識(shí)別等領(lǐng)域。距離是在不同的場(chǎng)合和控制中需要檢測(cè)的一個(gè)參數(shù),所以,測(cè)距就成為數(shù)據(jù)采集中要解決的一個(gè)問題。1.1.2研究意義本設(shè)計(jì)是超聲波測(cè)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(shí)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(shí)間間隔計(jì)算出障礙物到超聲波測(cè)距器之間的距離。因此經(jīng)常用于距離的測(cè)量，如測(cè)距

6、儀和物位測(cè)量?jī)x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(cè)距原理為了研究和利用超聲波，人們已經(jīng)設(shè)計(jì)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(dòng)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(cè)距通常采用度越時(shí)間法,即利用s=vt/2計(jì)算被測(cè)物體的距離。式中s為收發(fā)頭與被測(cè)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(shí)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(cè)物體時(shí)被其表面反射返回,由接收頭接收,其往返時(shí)間為t,由s算出被測(cè)物體的距離。T為環(huán)境溫度,在量精度要求高的場(chǎng)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(shí)，如果溫度變化不大，則可認(rèn)為聲速是基本不變的。如果測(cè)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(cè)得超聲波往返的時(shí)間，就可以求出距離。這就