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主要内容 1.基于51单片机的超声波测距仪的设计背景 2.超声波测距仪的功能介绍 3.超声波测距仪的功能实现方法 4.结束语 5.致谢 超声波测距仪的设计背景 随着社会的发展，人们对距离或长度测量的要求越来越高。超声波测距由于其能进行非接触测量和相对较高的精度，越来越被人们所重视。 超声波测距系统设计框图 控制系统的组成 1.控制系统主要由微处理器（ATMEL公司的AT89C51单片机） 2.时钟电路（采用12MHz的无源晶体振荡器） 3.直流电源（直流5V的电源） 4.显示器件（四位数码管显示） 超声波系统的电源电路 单片机系统及显示电路 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。 单片机系统及显示电路 超声波接收电路 超声波接收部分采用集成芯片CX20106A，这是一款红外线检波接收的专用芯片。内部电路由前置放大器、自动偏置电平控制电路、限幅放大器、带通滤波器、峰值检波器和整形输出电路组成。可以利用它作为超声波检测电路。 　　接收的回波信号先经过前置放大器和限幅放大器，将信号调整到合适的幅值；再经过带通滤波器滤波得到有用信号，滤除干扰信号；最后由峰值检波器和整形电路输出到锁相环路，实现准确的计时。 超声波发射电路 系统方案分析与论证 影响精度的因素分析 　　根据超声波测距式(1)可知测距的误差主要是由超声波的传播速度误差和测量距离传播的时间误差引起的。 　　对于时间误差主要由发送计时点和接收计时点准确性确定，为了能够提高计时点选择的准确性，本文提出了对发射信号和加收信号通过校正的方式来实现准确计时。此外，当要求测距误差小于1 mm时，假定超声波速度C=340 m／s(25℃室温)，使用的12 MHz晶体作时钟基准的89C51单片机定时器能方便的计数到1μs的精度，因此系统采用AT89S51的定一时器能保证时间误差在1 mm的测量范围内。时间差值精度达到微秒级，就能保证测距误差小于1 mm的误差。因此可忽略声速的传播误差。 超声波的传播速度主要受空气密度所的影响，空气的密度越高则超声波的传播速度就越快，而空气的密度又与温度有着密切的关系。温度与超声波的速度之间的近似公式为：　　　　　　　　　　 　　式中：C0为零度时的声波速度332 m／s；T为实际温度(℃)。由此可见，测量精度与温度有着直接的关系，本文采用DS18B20温度传感器，对外界温度进行测量，并在软件中实现温度补偿。 　　 DXP 2004简介 DXP 2004，它是完全一体化电子产品开发系统的一个新版本，也是业界第一款也是唯一一种完整的板级设计解决方案。 DXP 2004是业界首例将设计流程、集成化PCB 设计、可编程器件（如 FPGA）设计和基于处理器设计的嵌入式软件开发功能整合在一起的产品，一种同时进行PCB和FPGA设计以及嵌入式设计的解决方案，具有将设计方案从概念转变为最终成品所需的全部功能。 超声波控制系统电路图 超声波电路印制板图 超声波控制系统的功能 此图为简易的超声波测距仪，制作简单。多用于测量两物体之间的距离 控制系统软件流程图 超声波测距系统的软件设计 软件开发环境的简介 keil C51 　Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统。Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到Keil C51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。 ceil C51的开发界面 STC-ISP V3.1 软件下载界面 结语 　应用本系统3 mm～20 m内的目标做了多次测量，测量结果为，其最大误差为1.5 mm，且重复性好。可见基于单片机设计的超声波测距系统具有硬件结构简单、工作可靠、测量误差小等特点。因此，它可用于许多对测量要求精度高，测量范围适当的设备和各种检测系统中。 致谢 感谢大学三年里教过我的老师，不仅让我学到了许多专业知识，更让我知道有严谨和勤奋的学习态度，坚忍不拔的精神是多么重要，最重要的是对人生的态度。 感谢我的导师对我毕业设计的悉心指导，提出了很好的建议和提供很多帮助。 最后，感谢辩组的老师，谢谢！ * * 学生：魏昊天电话超声波测距仪的设计与制作