单片机的超声波测距系统的设计要点.docVIP

基于单片机的超声波测距系统的设计 摘要： 这是一种可应用于倒车雷达的超声波测距系统。本系统采用单片机为核心， 结合发射和接受模块构成整个的测距系统。倒车雷达是用来探测车身和周围的障碍物并显示其距离，以帮助驾驶员安全倒车或泊车的辅助电子设备，在纵多的汽车中逐渐普及应用，而且较多的应用了本系统设计采用的无源探头。采用无源探头能够降低整个系统的设计成本，为能够更广泛的应用超声波测距系统打了坚实的基础。因此，本系统的设计具有广泛的运用价值和意义。 关键字：超声波测距； 倒车雷达； 运用价值 目 录 引言·····················································4 超声波测距系统主要功能的概述························4 超声波测距系统的主要技术指标····················4 超声波测距系统的原理·····························4 超声波测距系统的硬件组成·························5 超声波测距系统的软件设计·························9 超声波测距系统的测试数据和测试结果分析········10 总结···············································11 谢辞····················································11 参考文献···············································12 附录一 ——超声波测距系统原理图··························13 附录二——超声波测距系统的PCB图···················14 附录三——超声波测距系统的源程序·························15 引言： 本系统以STC89C52单片机控制为核心、发出40K发波信号，经发射电路升压后驱动超声波换能器，然后再由超声波接收头接受信号，送到单片机处理后，由液晶显示模块显示测量数据。此外，本系统还包括了测温系统，测温工作由DS18B20完成，由本系统构成的超声波测距系统具有测量准确，显示便捷，操作灵活，反应迅速，系统工作稳定，耗电低，报警提示等特点。 超声波的主要功能概述： 实时显示当前测量距离； 实时显示当前测量温度； 具有近距离和远距离两种测量模式； 能够实时报警功能； 具有开机系统自检功能； 二、 超声波测距仪的主要技术指标 测量距离：0.20m-10.00m 测温范围：0℃-125℃ 测量距离精度：1cm 实时功率：0.05W 系统发射功率：1mW(max) 工作电流：80mA(min)、90mA(max) 输入电源电压：DC5V 超声波测距系统的原理 超声波测距的方法有很多种，如相位检测法，声波幅值检测法和往返时间检测法等。相位检测法虽然精度高，但检测范围有限：声波幅值检测法容易受反射波的映像。本系统采用超声波往返时间检测法，其原理是：检测从超声波发生器发出的超声波，经气体介质的传播到接收器的时间即往返时间。往返时间与气体介质中的声速相乘再除以2就是检测的距离。即有： L=V*T/2 想要通过时间测量超声波传播的时间的准确性确定距离，声速V就必须要准确测定。实际上声速虽介质的温度，压力等变化而变化。一般条件下，由于大气压力变化很小，因此传播速度就主要受温度的影响。在我们的设计测距系统中采用测量温度的方法来补偿声速，即用测温元件测量实际环境的温度来修正声速。空气中的声速与温度的关系近似用下式表示： V=331.4+0.607T m/s T－℃ 此外，准确的测量目标还要能够精确的计算出超声波传播的时间，显然能够确定的时间的单位越小越好，本系统采用的单片机的定时器0来计算时间，单片机采用12M 的晶振，那么本系统可精确到1US 的最小时间单位，计算所测量的距离可精确到0.0001M，显然这已经能够完全地满足我们的设计要求。 超声波测距系统的总电路的组成部分有：单片机控制电路，超声波发射电路，超声波接受电路，测温电路，液晶显示电路以及报警电路等共同组成。单片机控制电路负责发生40K的方波信号，经一反向器器后分别送到MAX232的两TTL电平输入端，然后产生+/-9V的方波信号驱动超声波换能器。再由超声波接受回来，此时，就可利用单片机定时出发射和接收的时间差。那么单片机就可计算出实际的距离，并将其显示出来。具体的硬件原理框图如下： 超声波测距系统的硬件组成 4.1单片机控制系统 单片机控制系统以单片机STC89C5