单片机应用_超声波测距器

1、单片机课程设计一、需求分析：超声波测距器，可以应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控，也可用于如液位、井深、管道长度的测量等场合。要求测量围在13测量精度1cm,测量时与被测物体无直接接触，能够清晰稳定地显示测量结果。 由于超声波指向性强， 能量消耗缓慢， 在介质中传播的距离较远， 因而超声波经常用于距离的测量， 如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制， 并且在测量精度方面能达到工业实用的要求， 因此在移动机器人的研制上也得到了广泛的应用。本文旨在设计一种能对中近距离障碍物进行实时测量的测距装置， 它能对障碍物

2、进行适时、适量的测量，起到智能操作，实时监控的作用。关键词 单片机 AT82S51 超声波 传感器 测量距离、硬件设计方案设计思路超声波传感器及其测距原理超声波是指频率高于20KHz 的机械波。为了以超声波作为检测手段， 必须产生超生波和接收超声波。 完成这种功能的装置就是超声波传感器， 习惯上称为超声波换能器或超声波探头。 超声波传感器有发送器和接收器， 但一个超声波传感器也可具有发送和接收声波的双重作用。 超声波传感器是利用压电效应的原理将电能和超声波相互转化， 即在发射超声波的时候， 将电能转换，发射超声波；而在收到回波的时候，则将超声振动转换成电信号。超声波测距的原理一般采用渡越时间法

3、TOF(time of flight )。首先测出超声波从发射到遇到障碍物返回所经历的时间，再乘以超声波的速度就得到二倍的声源与障碍物之间的距离测量距离的方法有很多种， 短距离的可以用尺，远距离的有激光测距等， 超声波测距适用于高精度的中长距离测量。因为超声波在标准空气中的传播速度为340米/秒，由单片机负责计时，单片机使用12.0M晶振，所以此系统的测量精度理论上可以达到毫米级。由于超声波指向性强， 能量消耗缓慢，在介质中传播距离远， 因而超声 波可以用于距离的测量。 利用超声波检测距离， 设计比较方便，计算处理也 较简单，并且在测量精度方面也能达到要求。超声波发生器可以分为两类：一类是用电

4、气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波。 本课题属于近距离测量，可以采用常用的压电式超声波换能器来实现。根据设计要求并综合各方面因素，可以采用AT89S51单片机作为主控制器，用动态扫描法实现 LED数字显示，超声波驱动信号用单片机的定时器完 成，超声波测距器的系统框图如下图所示：超声波测距器系统设计框图主要由单片机系统及显示电路、超声波发射电路和超声波检测接收电路三部分组成。采用AT89S51来实现对CX20106A红外接收芯片 和TCT40-10系歹U超 声波转换模块 的控制。单片机通过P1.0引脚经反相器来控制超声波的发送， 然后单片机不停的检测INT0引脚，当INT0引脚的电平由

5、高电平变为低电平时就认为超声波已经返回。计数器所计的数据就是超声波所经历的时间，通过换算就可以得到传感器与障碍物之间的距离。超声波测距板原理框图三、软件设计方案主要由主程序、超声波发生子程序、 超声波接收中断程序及显示子程序等部 分。主程序首先对系统环境初始化，设置定时器T0工作模式为16位的定时计数器模式，置位总中断允许位EA并给显示端口 P0和P2清。然后调用超声波发生子程序送出一个超声波脉冲，为避免超声波从发射器直接传送到接收器引起的直接波触发，需延迟0.1ms（这也就是测距器会有一个最小可测距离的原因）后，才打开外中断0接收返回的超声波信号。由于采用12MHz的晶振，机器周期为 1us

6、,当主程序检测到接收成功的标志位后，将计数器 T0中的数（即超声波来回所用的时间）按下式计算即可测得被测物体与测 距仪之间的距离，设计时取20c时的声速为340 m/s则有：d=（C*T0）/2 =170*T0/10000cm （其中 T0 为计数器 T0 的计数值）测出距离后结果将以十进制BC加方式LED,然后再发超声波脉冲重复测量过程。主程序框图如下营同郦8转3.超声波发生子程序和超声波接收中断程序超声波发生子程序的作用是通过P1.0端口发送2个左右的超声波信号频率约40KHz的方波，脉冲宽度为12us左右，同时把计数器T0打开进行计 时。超声波测距器主程序利用外中断0检测返回超声波信号，

7、 一旦接收到返回超声波信号（INT0引脚出现低电平），立即进入中断程序。进入该中断后 就立即关闭计时器 T0停止计时，并将测距成功标志字赋值1。的日交座停谑曙田圉扑部中断用寿子鞋序旃争申皓性前却二恰工外窿中IS入口的加宝疗中师静拶于程序发送超声波脉冲等待发射超声波系统胡始优显小结果（L 5s计算距离外用蜀苧投耳阜片由I不聒住IOTlol il钠中用7口同止M打啃鼻牛出四、调试超声波测距仪的制作和调试，其中超声波发射和接收采用 15的超声波换能器TCT40-10F1 （T发射）和TCT40-10S1（R接收），中心频率为40kHz,安装时应保持两换能器中心轴线平行并相距48cm,其余元件无特殊要

8、求。若能将超声波接收电路用金属壳屏蔽起来， 则可提高抗干扰能力。 根据测量围要求不同， 可适当调整与接收换能器并接的滤波电容的大小， 以获得合适 的接收灵敏度和抗干扰能力。硬件电路制作完成并调试好后，便可将程序编译好下载到单片机试运行。 根据实际情况可以修改超声波发生子程序每次发送的脉冲宽度和两次测量的间隔时间， 以适应不同距离的测量需要。 根据所设计的电路参数和程序，测距仪能测的围为0.27m5m,测距仪最大误差不超过1cm=系统调试完后应对测量误差和重复一致性进行多次实验分析， 不断优化系统使其达到实际使用的测量要求。五、心得体会：超声波测距一个陌生的字眼，当选择它的时候我还不知道它的原理

9、是什么，但我对这五个字很感兴趣，我知道雷达探测就是用的超声波原理。因为我喜欢所以我选择。设计过程中所遇到的困难一个接一个，怎么发怎么收，采用什么蕊片，收到回波后怎么样计算。问题一：发不出去超声波发的40KHz（通过程序调整占空比，发送，）问题二：不知接没接到65MS中断一次，发送40KHz永冲，然后查看电平变化问题三：收到了怎么计算 d=（C*T0）/2 =170T0/10000cm （其中 T0 为计数器 T0 的计数值）问题四：算完怎么样送显分级除法： 100， 10 采用数码管动显上述一些疑问我曾想过，但没想到做起来会那么困难。一步一个坎。一步一个脚印，最终到达了我想要的山顶。附录 1：

10、 （ 程序代码 ）；USEBY :超声波测距器;IC:AT89C51;TEL;OSCCAL:XT(12M); display :共阳LED显示;测距围27CM-5M堆栈在4FH以上,20H用于标志;显示缓冲单元在40H-43H,使用存44T 45T 46H用于计算距离;VOUT EQU P1.0;红外脉冲输出端口speak equ p1.1.* ;中断入口程序;* ;ORG 0000HLJMP STARTORG 0003HLJMP PINT0ORG 000BHretiORG 0013HRETIORG 001BHLJMP INTT1ORG 0023HRETIORG 002BHRETI;*主程序S

11、TART: MOV SP,#4FHMOV R0,#40H ;40H-43H为显示数据存放单元(40H为最高位)MOV R7,#0BHCLEARDISP: MOV R0,#00HINC R0DJNZR7,CLEARDISPMOV 20H,#00HMOV TMOD,#11H；T1为 T0 为 16位定时器MOV TH0,#00H；65毫秒初MOV TL0,#00HMOV TH1,#00HMOV TL1,#00HMOV P0,#0FFHMOV P1,#0FFHMOV P2,#0FFHMOV P3,#0FFHMOV R4,#04H;超声波肪冲个数控制（为赋值的SETB PX0SETB ET1SETB

12、EASETB TR1 ; 开启测距定时器 startl: LCALL DISPLAYJNB 00H,START1;收到反射信号时标志位为1CLR EALCALL WORK; 计算距离子程序clr EAMOVR2,#32h;#64H;测量间隔控制（约 4*100=400MSLOOP: LCALL DISPLAYDJNZ R2,LOOPCLR 00Hsetb et0mov th0,00hmov tl0,00hSETB TR1 ;重新开启测距定时器SETB EASJMP Startl；;*中断程序*；T1中断，发超声波用；T1 中断，65毫秒中断一次INTT1:CLR EACLR TR0clr ex

13、0MOV TH0,#00HMOV TL0,#00HMOV TH1,#00HMOV TL1,#00HSETB ET0SETB EASETB TR0 ;启动计数器T0,用以计intt11:CPL VOUT ;40KHz nopnop nop nop nop nop nop nop nop DJNZ R4,intt11 ;超声波发送完毕，MOV R4,#04Hlcall delay_250;延时，避开发射的直达声波信号SETB EX0;开启接收回波中断RETIOUT:RETI;外中断0,收到回波时进入PINT0:nopjb p3.2,pint0_exitCLR TR0 ;关计数器MOV A,R1CL

14、R EA;CLR EX0;MOV 44H,TL0；将计数值移入处理单元MOV 45H,TH0 ;mov th0,#00hmov tl0,#00hjnb p3.2,$SETB 00H ;接收成功标志pint0_exit:RETI显示程序;40H为最高位，43H为最低位，先扫描高位DISPLAY: MOV R1,#40H;GMOV R5,#7fH;GPLAY: MOV A,R5MOV P0,#0FFHMOV P2,AMOV DPTR,#TABMOVC A,A+DPTRMOV P0,ALCALLDL1MSINC R1MOV A,R5JNB ACC.4,ENDOUT;GRR AMOV R5,AAJMP

15、 PLAYENDOUT: MOV P2,#0FFHMOV P0,#0FFHRETTAB: DB 18h, 7Bh, 2Ch, 29h,4Bh, 89h, 88h, 3Bh, 08h,09h,0ffh;共阳段码表 "0" "1""2" "3" "4" "5""6" "7" "8""9""不凫""A""-"；延时程序*;DL1MS:push

16、06hpush 07hMOV R6,#14HDL1: MOV R7,#19HDL2: DJNZ R7,DL2DJNZ R6,DL1pop07hpop06hRET.* ;距离计算程序（二计数值 *17/1000cm）*.* ;work: PUSH ACCPUSH PSWPUSH BMOV PSW, #18hMOV R3, 45HMOV R2, 44HMOV R1, #00DMOV R0, #17DLCALL MUL2BY2MOV R3, #03HMOV R2, #0E8HLCALL DIV4BY2LCALL DIV4BY2MOV 40H, R4MOV A,40HJNZ JJ0MOV 40H,#0

17、AH；最高位为零，不点亮JJ0: MOV A, R0MOV R4, AMOV A, R1MOV R5, AMOV R3, #00DMOV R2, #100DJNZ JJ2LCALL DIV4BY2MOV 41H, R4MOV A,41HJNZ JJ1MOV A,40H ; 次局位为0,先看最局位是否为不凫SUBB A,#0AHJNZ JJ1MOV 41H,#0AH ; 最高位不亮，次高位也不亮JJ1: MOV A, R0MOV R4, AMOV A, R1MOV R5, AMOV R3, #00DMOV R2, #10DLCALL DIV4BY2MOV 42H, R4MOV A,42HMOV

18、A,41H ; 次次高位为0,先看次高位是否为不亮SUBB A,#0AHJNZ JJ2MOV 42H,#0AH ; 次高位不亮，次次高位也不亮JJ2: MOV 43H, R0POP BPOP PSWPOP ACCRET;* 两字节无符号数乘法程序;R7R6R5R4 <= R3R2 * R1R0;MUL2BY2: CLR AMOV R7, AMOV R6, AMOV R5, AMOV R4, AMOV 46H, #10HJNC MULLOOP2MULLOOP1: CLR CMOV A, R4RLC AMOV R4, AMOV A, R5RLC AMOV R5, AMOV A, R6RLC

19、AMOV R6, AMOV A, R7RLC AMOV R7, AMOV A, R0RLC AMOV R0, AMOV A, R1RLC AMOV R1, AMOV A, R4ADD A, R2MOV R4, AMOV A, R5ADDC A, R3MOV R5, AMOV A, R6ADDC A, #00HMOV R6, AMOV A, R7ADDC A, #00HMOV R7, AMULLOOP2: DJNZ 46H, MULLOOP1RET四字节/两字节无符号数除法程序;R7R6R5R4/R3R2=R7R6R5R4）.R1R0（余数）；DIV4BY2: MOV 46H, #20HMOV

20、R0, #00HMOV R1, #00HMOV A, R0DIVLOOP1: MOV A, R4RLC AMOV R4, AMOV A, R5RLC AMOV R5, AMOV A, R6RLC AMOV R6, AMOV A, R7RLC AMOV R7, AMOV A, R0RLC AMOV R0, AMOV A, R1RLC AMOV R1, ASUBB A, R2MOV B, AMOV A, R1SUBB A, R3JC DIVLOOP2MOV R0, BMOV R1, ADIVLOOP2: CPL CDJNZ 46H,DIVLOOP1MOV A, R4RLC AMOV R4, AMO

21、V A, R5RLC AMOV R5, AMOV A, R6RLC ACLR CMOV R6, AMOV A, R7nopRLC AnopMOV R7, AnopRETnopdelay_250:djnz r7,delay_250_1push pswpop 07hpush 07hpop pswmov r7,#0ffhretdelay_250_1:END附录2:（电路原理图）以下容与本文档无关！ ！ !以下容与本文档无关！ ！ !OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO秘事业有成，财源广进，身体健康,家庭和睦！ ！ !

22、仁二支上OP述遨:能演士的50个习惯1 _1在行动前设定目标有目标未必能够成功，但没有目标的肯定不能成功。著名的 效率提升大师博思.西靓：“成功就是目标的达成，其他都是这句 话的注释。”现实中那些顶尖的成功人士不是成功了才设定目标， 而是设定了目标才成功。一次做好一件事 著名的效率提升大师博 思.西有一个著名的论断：“一次做好一件事的人比同时涉猎多个 领域的人要好得多。”富兰克林将自己一生的成就归功于对“在一 定时期不遗余力地做一件事”这一信条的实践。培养重点思维从 重点问题突破，是高效能人士思考的一项重要习惯。如果一个人 没有重点地思考，就等于无主要目标，做事的效率必然会十分低 下。相反，如

23、果他抓住了主要矛盾，解决问题就变得容易多了。 发现问题关键在许多领导者看来，高效能人士应当具备的最重要 的能力就是发现问题关键能力，因为这是通向问题解决的必经之 路。正如微软总裁兼首席软件设计师比尔。盖茨所靓：“通向最高管理层的最迅捷的途径，是主动承担别人都不愿意接手的工作， 并在其中展示你出众的创造力和解决问题的能力。”把问题想透彻 把问题想透彻，是一种很好的思维品质。只要把问题想透彻了， 才能找到问题到底是什么，才能找到解决问题最有效的手段。不找借口美国成功学家格兰特纳说过这样的话：“如果你有为自己系 鞋带的能力，你就有上天摘星星的机会！ ” 一个人对待生活和工作是否负责是决定他能否成功的

24、关键。一名高效能人士不会到处为 自己找借口，开脱责任；相反，无伦出现什么情况，他都会自觉 主动地将自己的任务执行到底。 要事第一创设遍及全美的事务公 司的亨瑞。杜哈提说，不论他出多小钱的薪水，都不可能找到一 个具有两种能力的人。这两种能力是：第一，能思想；第二，能 按事情的重要程度来做事。因此，在工作中，如果我们不能选择 正确的事情去做，那么唯一正确的事情就是停止手头上的事情， 直到发现正确的事情为止。 运用20/80法则二八法则向人们揭示 了这样一个真理，即投入与产出、努力与收获、原因和结果之间， 普遍存在着不平衡关系。小部分的努力，可以获得大的收获；起 关键作用的小部分，通常就能主宰整个组

25、织的产出、盈亏和成败。 合理利用零碎时间 所谓零碎时间，是指不构成连续的时间或一个 事务与另一事务衔接时的空余时间。这样的时间往往被人们毫不 在乎地忽略过去，零碎时间虽短，但倘若一日、一月、一年地不 断积累起来，其总和将是相当可观的。凡事在事业上有所成就的 人，几乎都是能有效地利用零碎时间的人。习惯10、废除拖延对于一名高效能人士来靓，拖延是最具破坏性的，它是一种最危险 的恶习，它使人丧失进取心。一旦开始遇事推托，就很容易再次 拖延，直到变成一种根深崎蒂固的习惯。习惯11、向竞争对手学 习一位知名的企业家曾经说过，“对手是一面镜子，可以照见自己 的缺陷。如果没有了对手，缺陷也不会自动消失。对手

26、，可以让你时刻提醒自己：没有最好的，只有更好。”习惯12、善于借助他 人力量年轻人要成就一番事业，养成良好的合作习惯是不可少的， 尤其是在现代职场中，靠个人单打独斗的时代已经过去了，只有 同别人展开良好的合作，才会使你的事业更加顺风顺水。如果你 要成为一名高效能的职场人士，就应当养成善于借助他人力量的好习惯。习惯13、换位思考在人际的相处和沟通里，“换位思考” 扮演着相当重要的角色。用“换位思考”指导人的交往，就是让 我们能够站在他人的立场上，设身处地理解他人的情绪，感同身 受地明白及体会身边人的处境及感受，并且尽可能地回应其需要。 树立团队精神一个真正的高效能人士，是不会依仗自己业务能力 比

27、别人更优秀而傲慢地拒绝合作，或者合作时不积极，倾向于一 个人孤军奋战。他明白在一个企业中，只有团队成功，个人才能 成功。善于休息休息可以使一个人的大脑恢复活力，提高一个人的 工作效能。身处激烈的竞争之中，每一个人如上紧发条的钟表.因 此，一名高效能人士应当注意工作中的调节与休息，这不但于自己 健康有益，对事业也是大有好处的。 及时改正错误一名高效能人士 要善于从批评中找到进步的动力.批评通常分为两类，有价值的评 价或是无理的责难.不管怎样，坦然面对批评，并且从中找寻有价 值、可参考的成分，进而学习、改进、你将获得意想不到的成功。 责任重于一切著名管理大师德鲁克认为，责任是一名高效能工作 者的工

28、作宣言.在这份工作宣言里，你首先表明的是你的工作态度 你要以高度的责任感对待你的工作，不懈怠你的工作、对于工作中 出现的问题能敢于承担.这是保证你的任务能够有效完成的基本 条件。不断学习一个人，如果每天都能提高1%就没有什么能阻挡 他抵达成功.成功与失败的距离其实并不遥远，很多时候，它们之 间的区别就在于你是否每天都在提高你自己；如果你不坚持每天 进步1%勺话，你就不可能成为一名高效能人士 .让工作变得简单简 单一些，不是要你把事情推给别人或是逃避责任，而是当你焦点集 中很清楚自己该做那些事情时，自然就能花更小的力气，得到更好 的结果.重在执行执行力是决定一个企业成败的关键，同时也是衡 量一个

29、人做事是否高效的重要标准.只做适合自己的事找到合适 自己的事，并积极地发挥专长，成为行业的能手，是高效能人士应 当努力追求的一个目标.把握关键细节精细化管理时代已经到来， 一个人要成为一名高效能人士，必须养成重视细节的习惯.做好小 事情既是一种认真的工作态度，也是一种科学的工作精神.一个连 小事都做不好的人，绝不可能成为一名高效能人士 .不为小事困扰我们通常都能够面对生活中出现的危机，但却常常被一些小事搞 得垂头丧气，整天心情不快，精神忧闷紧。一名高效能人士应当及 时摆脱小事困扰，积极地面对工作和生活。专注目标美国明尼达矿 业制造公司（3M）的口号是：写出两个以上的目标就等于没有目标. 这句话

30、不仅适用于公司经营，对个人工作也有指导作用。有效沟通 人与人之间的交往需要沟通，在公司，无论是员工于员工员工于上 司员工与客户之间都需要沟通.良好的沟通能力是工作中不可缺 小的,一个高效能人士绝不会是一个性格孤僻的人，相反他应当是 一个能设身处地为别人着想充分理解对方能够与他人进行桌有成 效的沟通的人。及时化解人际关系矛盾与人际交往是一种艺术，如 果你曾为办公室人际关系的难题而苦恼，无法忍受主管的反复无 常，看不惯主管的假公济私，那么你要尝试学习如何与不同的人相 处，提高自己化解人际矛盾的能力。积极倾听西方有句谚语说：“上 帝给我们两只耳朵，却只给了一嘴巴。”其用意也是要我们小靓多 听。善于倾

31、听，是一个高效能人士的一项最基本的素质。保持身体健康充沛的体力和精力是成就伟大事业的先决条件。保持身体 健康，远离亚健康是每一名高效能人士必须遵守的铁律。杜绝坏的生活习惯习惯有好有坏。好的习惯是你的朋友，他会帮助你成 功。一位哲人曾经靓过：“好习惯是一个人在社交场合中所能穿着 最佳服饰。”而坏习惯则是你的敌人，他只会让你难堪、丢丑、添麻烦、损坏健康或事业失败。 释放自己的忧虑 孤独和忧虑是现代 人的通病。在纷繁复杂的现代社会，只有保持心平静的人，才能 保证身体健康和高效能的工作。合理应对压力身体是革命的本钱, 状态是成功的基础。健康，尤其是心理健康，已成为职场人士和 企业持续发展的必备保障。学

32、会正确地应对压力就成了高效能人 士必备的一项习惯。掌握工作与生活的平衡真正的高效能人士都 不是工作狂，他们善于掌握工作与生活平衡。工作压力会给我们 的工作带来种种不良的影响，形成工作狂或者完美主义等错误的 工作习惯，这会大降低一个人的工作绩效。及时和同事及上下级 交流工作正确处理自己与上下级各类同事的关系，及时和同事、 上下级交流工作，是高效能人士的一项重要习惯。做到上下逢源， 正确处理“对上沟通”，与同事保持良好的互动交流是我们提高工 作效能的一个关键。注重准备工作一个善于做准备的人，是距离 成功最近的人。一个缺乏准备的员工一定是一个差错不断的人， 纵然有超强的能力，千载难逢的机会，也不能保

33、证获得成功。守时如果你想成为一名真正的高效能人士，就必须认清时间的价值， 认真计划，准时做每一件事。这是每一个人只要肯做就能做到的， 也是一个人走向成功的必由之路。高效地搜集并消化信息当今世 界是一个以大量资讯作为基础来开展工作的社会。在商业竞争中， 对市场信息尤其是市场关键信息把握的及时性与准确性，对竞争 的成败有着特殊的意义。一个高效能人士应当对事物保持敏感， 这样才能在工作中赢得主动。 重完善自己的人际关系网 人际能力 在一个人的成功中扮演着重要的角色。成功学专家拿破仑.希尔曾 对一些成功人士做过专门的调查。结果发现，大家认同的杰出人 物，其核心能力并不是他的专业优势，相反，出色的人际策

34、略却 是他们成功的关键 历练说话技巧有人说：“眼睛可以容纳一个美丽 的世界，而嘴巴则能描绘一个精彩的世界。”法国大作家雨果也说：“语言就是力量。”的确，精妙、高超的语言艺术魅力非凡，世界 上欧美等发达国家把“舌头、金钱、电脑”并列为三大法宝，口 才披公认为现代职场人士必备素质之一。一名高效能人士的好口 才加上礼仪礼节，往往可以为自己的工作锦上添花，如果我们能 够巧妙运用语言艺术，对协调人际关系、提高工作效能都将大有 裨益。善于集思广益、博采众议一件事物往往存在着多个方面， 要想全面、客观地了解一个事物，必须兼听各方面的意见，只有 集思广益，博采众长，才能了解一件事情的本来面目，才能采取 最佳的处理方法。因此，一名高效能人士要时常以“兼听则明， 偏听则暗”的谏言提醒自己，多方地听取他人的意见，以确保自己能够做出正确的决定