单片机课程设计(超声波测距).docVIP

基于单片机的超声波测距设计 设计原理 超声波是一种在弹性介质中的机械振荡,它是由与介质相接触的振荡源所引起的, 其频率在20KHz以上。超声波为直线传播方式，频率越高，绕射能力越弱，但反射能力越强。超声波在介质中传播时在不同介面上具有反射的特性,由于它有指向性强、方向性好、传播能量大、传播距离较远等特点,常用于测量物体的距离、厚度、液位等。 超声波发射器发出的超声波以速度V在空气中传播，在到达被测物体时被反射回来，由超声波接收器接收，其往返时间为T,由式 S=VT/2 即可算出被测物体的距离。由于超声波也是一种声波，起声速V与温度有关，下表给出了几种不同温度下的声速。在使用时，如果温度变化不大，则可以认为声速是基本不表的。如果测距精度要求很高，则应通过温度补偿法加以校正。 超声波测距应用： 超声波流量计：测量水的流速，这是因为超声波是一种机械波，依靠介质才能传播，其传播方向受介质运动影响，因此，水可以改变传播方向。进而可以做出超声波流量计，可应以自来水、工业用水、农业用水等进行测量。还适用于下水道、农业灌渠、河流等流速的测量。 超声波测距仪：用以测量液位、井深、管道长度、建筑测量、厚度测量等。 报警器：盲人探路器、防盗报警等 二．设计指标 （1）设计超声波测距系统的硬件结构电路 （2）对设计的电路进行分析能够产生超声波，实现超声波的发送和接收 （3）对设计的电路进行分析 （4）以数字的形式在数码管上显示被测距离 二．超声波测距原理框图 超声波发射器 为了研究和利用超声波,人们研究了多种超声波发生器,常用的超声波发生器可以分为二大类,一是用电气方式产生超声波,如压电式、磁致伸缩式超声波发生器;二是用机械方式产生超声波,有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。它们产生的超声波的频率、功率和声波特性各不相同。这里采用第一类的压电式超声波发生器,是利用压电晶体的电致伸缩现象,即压电效应。常用的压电材料有石英晶体、压电陶瓷等。在压电材料切片上施加一定频率的交变电压,当外加信号频率等于压电晶片的固有频率时,会产生电致伸缩振动,产生共振,并带动共振板振动,产生超声波。 （2）超声波接收器 CX20106A是一款红外检波接受的专用芯片，常用于电视红外遥控接收器。考虑到红外遥控常用的载波频率为38kHZ与测距的超声波40kHZ较为接近，可以利用它制作超声波检测接收电路。CX20106A接收超声波具有很好的灵敏度和较强的空干扰能力。适当改变电容C4的大小，可以改变接收电路的灵敏度和抗干扰能力。 （3）超声波测距系统硬件电路 本设计采用STC89C51单片机为核心，经济实用，片内有4K的ROM，便于编程。 整个硬件电路分为超声波发射器、单片机控制模块、超声波接收器和显示器四个模块。 三．主要元器件 8051单片机，超声波传感器，LED数码管 四．元件清单 名称 参数 数量 1.晶振 12M 1 2.四位数码管 共阳 1 3.蜂鸣器 有源 1 3. 三极管 2N3904 4 8550 1 4.电阻 1K 5 10K 1 560R 4 5.电容 10u 1 22p 2 6.按键