基于單片機(jī)的超聲波測距設(shè)計

黃世高 彭森

摘 要：超聲波測距是一種非常典型的非接觸測量方法，與激光、紅外等測距相比，超聲波不易受到外界環(huán)境的影響，更適于電磁干擾強(qiáng)、灰塵或煙霧的惡劣環(huán)境的測量，在識別透明及反射性差的物體上也更有優(yōu)勢。由于聲波在空氣中傳播速度遠(yuǎn)較慢，對于時間測量精度的要求遠(yuǎn)小于激光測距、微波測距等系統(tǒng)，因而超聲波測距系統(tǒng)電路易實現(xiàn)、結(jié)構(gòu)簡單和造價低。本文介紹了以AT89C52為核心，利用HC-SR04超聲波傳感器模塊精確測距的原理及系統(tǒng)構(gòu)成，此系統(tǒng)具有性能穩(wěn)定，操作簡單，測度距離精確，測量數(shù)據(jù)實時顯示與自動存儲等特點。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；超聲波；測距；程序設(shè)計；數(shù)據(jù)存儲

1 引言

隨著社會的發(fā)展，人們對于距離的敏感度越來越高，生活上對距離的感知也越來越敏感，因此測距儀也受到了極大的歡迎。它主要有三類，一類是激光測距儀，是根據(jù)光電元件接收目標(biāo)反射的激光束來計算出測距者到目標(biāo)的距離。另一類是紅外測距儀，利用紅外線傳播不擴(kuò)散的原理進(jìn)行測距，但方向性差。還有一類是超聲波測距儀，但也有局限性，傳播需要介質(zhì)，超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射的同時開始計時，碰到障礙物后就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計時。超聲波測距是一種非接觸可直接檢測技術(shù)，它對光線和被測對象的顏色等沒有要求，與其它儀器相比更衛(wèi)生，更耐高溫、等惡劣環(huán)境，具有少維護(hù)、可靠性高、壽命長等優(yōu)點。利用超聲波檢測往往比較快捷、性能穩(wěn)定、能夠?qū)崿F(xiàn)實時檢測等優(yōu)點，所以它廣泛的應(yīng)用在全自動機(jī)器人，汽車倒車?yán)走_(dá)等研制方面。

2 工作原理

超聲波測距系統(tǒng)結(jié)構(gòu)超聲波測距的基本工作原理是：發(fā)射探頭發(fā)出超聲波，在介質(zhì)中傳播遇到障礙物反射后再通過介質(zhì)返回到接收探頭，測出超聲波從發(fā)射到接收所需的時間，然后根據(jù)介質(zhì)中的聲速，就能算得從探頭到障礙物的距離。

3 方案設(shè)計

本設(shè)計主要包括了硬件和軟件設(shè)計兩部分。按模塊可劃分為數(shù)據(jù)采集、按鍵控制、顯示模塊、電源電路和復(fù)位電路五個子模塊。電路結(jié)構(gòu)可劃分為：超聲波傳感器和單片機(jī)控制電路。就此設(shè)計的核心模塊來說，單片機(jī)就是設(shè)計的中心單元，所以此系統(tǒng)也是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一種應(yīng)用。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)也是有硬件和軟件組成。硬件包括單片機(jī)、輸入/輸出設(shè)備、以及外圍應(yīng)用電路等組成的系統(tǒng)，軟件是各種工作程序的總稱。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的研制過程包括總體設(shè)計、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計等幾個階段。圖1為系統(tǒng)整體框架圖。圖2為主程序流程示意圖。

4 結(jié)論

本設(shè)計是一種基于單片機(jī)技術(shù)上的超聲波智能測距報警系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過以AT89C51單片機(jī)為處理系統(tǒng)核心，以超聲波傳感器為測量與物體之間距離的工具，它是一種被動式超聲波探測器件，能夠以非接觸任何物體就測出與前方物體距離，并將此信號轉(zhuǎn)換為電信號并且輸出。該報測距報警系統(tǒng)的最大特點就是用戶能夠以最短的時間學(xué)會并且使用，了解其功能，簡單適用；而且安裝方便、智能相對性高、誤報率低。

參考文獻(xiàn)

[1] 張友德. 單片微型機(jī)原理、應(yīng)用與實驗[M].上海： 復(fù)旦大學(xué)出版社， 2005.

[2]李珍， 付植桐著.單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)[M].北京： 清華大學(xué)出版社， 2008.

[3]胡長勝. 單片機(jī)實用技術(shù)教程[M].北京： 北京師范大學(xué)出版社， 2003.

[4]譚浩強(qiáng). C語言程序設(shè)計[M].北京： 清華大學(xué)出版社， 2005.

作者簡介

黃世高，邵陽學(xué)院信息工程系電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生。