基于单片机的超声波测距第三稿

摘量技术的一种，由于其方向性好、能力强、适用范围广、并且不受光线、烟到物后返回的时间来测量前方物体的距离。本设计是利用STC89C52单片机作为测距和显示的控制模块。采用超声波传感器作为测距的检测模块，利用声波的反射和单片机精确的定时功能，可以精确的检测出前方物体的距离。该测距设计是用LCD1602液晶显示屏来作为显示模块，利用LCD的并口通信可以及时的将所测的距离在液晶屏上显示出来。：单片机；超声波传感器；非接触式测量技术；LCD1602Withthecontinuousdevelopmentofthecontroltechnologyofthesinglechipputerandsensor,non-contactdetectiontechnologyhasbeenwidelyusedvariousfields.Inthefieldofindustrialautomaticcontrol,constructionengineeringmeasurement,inligenttransportation,robotobstacleavoidanceandotherareasisparticularlyimportant.Therearealotofmethodsaboutranging,Ultrasonicrangingnon-contactmeasurementtechnologyasakind,duetoitsdirection,strongabilitytopenetrate,applicablerangewide,andisnotaffectedbythelight,smoke,theinfluenceoffactorssuchaselectromagneticinterferenceiswidelyusedinvariousoccasions.Ultrasonicrangingisbasedonultrasonicsensormodule,usingultrasonicsensorstodetectobjectsinfrontofthedistance,accordingtoultrasonicfromlaunchtoencounterobstaclestoreturnintimetomeasurethedistancetotheobjectinfront.ThisdesignistheuseofSTC89C52singlechip puterasthecorecontrolmoduleofranginganddisy.Theultrasonicsensorisusedasthedetectionmoduleofthedistancemeasurement,byusingthereflectionofsoundwaveandtheprecisetimingfunctionofthesinglechip puter,thedistancebetweenthefrontobjectandtheobjectcanbedetectedaccuray.TherangingdesignistousetheLCD1602LCDscreenasthedisymodule,byusingLCDparallelcommunication,themeasureddistancewillbedisyedontheLCDscreentimely.:Singlechip puter;ultrasonicsensor;non-contactmeasurementtechnique;LCD1602.122.1设计的目 2-2.2设计要 2-2.3方案的选择比较和确 2-44LCD16026STC89C527电源系统99101010程序的编译与.........................................-10Proteus111212121313.................................................-13 -6.4误差分析及解决方 - - -附 -近年来，超声波这个词已被越来越多的人所知晓，超声波的用途也已经渗透到各个领域。那究竟什么是超声波呢？超声波在我们的生活中到底有哪些用途呢？我们人耳能听到的声波的频率范围为20Hz-20000Hz,当声波的频率超过此范围，我们就听不见了。所谓超声波，就是指声波的频率大于20KHz波有两个特点，一个是沿直线，一个是能量大，它在各个领域的应用都是围绕这两个特点展开的超声波的方向性好能力强易于获得较集中的能量在介质中的距离远，因此在医学、军事、工业、农业等诸多领域都得到了广泛的应用。例如，在医学上，利用超声波巨大的能量可以内的肾、胆；“B超”是根据病变内脏和健康内脏对超声波反射能力的不同进行造影，帮助医生分析内的病变；声纳向各个方向发射超声波，超声波遇到鱼群后反射回来渔船就可以知道鱼群的具置了此外超声波还可以用来超声钻孔超声、超声波杀菌等等。而物联网的发展就是智能化，测距和避障作为智能化的一部分，它们的作用也是越来越重要了。现如今的很多地方智能设备有测距和避障的功能，实际上这两个功能的实现原理是一样的，只不过要看具体的作用是什么。比如说，同样的超声波收发设备，在工业机器人上不但可以用来测距，也可以用来避障。测距的方法有很多，目前的测距方法主要有超声波测距、激光测距、测距和红外测而利用超声波测距，不但测量距离较远，受环境因素的影响较小，而且具有很好的精准性。众所周知，蝙蝠的精确定位就是利用超声波的回声原理实现的，蝙蝠利用该原理可以准确的知道食物的位置，而现在的也是利用蝙蝠的超声波的回声定位原理实现的。不管是蝙蝠的定位还是工业机器人的避障，最终都是在测距，所以超声波测距是一个很值得研究的技术。本设计主要是以单片机作为主控，利用超声波传感器来对物体的距离量，并将测量的结果在液晶屏上显示出来。在单片机的选择方面，采用了比较先进的STC89C52系列单片机为控制STC89C52采用CMOS工艺功耗很低本设计和实际生活联系紧密，具有一定的现实意义。CLCD1602和采样频率高的数据的较好的选择，但是ARM的成本较高，而且编程复杂。51方案二，处理数据的能力比较适合本设计的要求，性价比很好，充分利用了STC89C52方案一：采用超声波传感器。超声波传感器主要是通过计算超声波从发射到遇到物后返回的时间来测量物的距离由于超声波具有频率高波长短沿直线等特点，因而其力强，能量大，在过程中衰减少，可以测量的距离较远。方案二：采用红外测距离传感器。红外线测距离传感器是利用红外线发射管发射红外线，遇到物后返回，反射回的红外线被红外线接收管接收，根据接收到的红外线强度的不同来测量物的距离红外线距离传感器具有价格便宜制作简单等优点。LED0-9I/OLCD.3大，可以认为超声波的速度基本上保持不变。超声波波速与温度的关系如物一个15us的高电平脉冲 前方是否有否是超声波接收器是否接收到反否是Echo口的信号 否是3.1.2温度---0平，R/WLCDLCDRS，R/WLCDRS，R/WLCDLCD160.23.2.1LCD16023.2.2LCD1602STC89C52单片机是宏晶科技生产的一款低功耗、超强、高性能、采用CMOS88KFlash512RAM32I/O，3651STC89C52制。51单片机具有最基本的计算机的最小系统，最小系统是单片机正常工作的部分。单片机的最小系统由时钟电路，复位电路和单片机组成。虽然单片机的时钟可以由单片机内部产生，但是这样产生的时钟频率不高，而且也不是很稳定，所以还需外接晶振电路来产生时钟信号，只LCD160.23.3.1STC89C5..1图3.4.2超声波测距的主要实现模块是超声波传感器，用单片机触发超声波发高电平脉冲进行计时，在根据超声波在特定温度下的速度就可以算出物LCD1602

4.1 是

4.2本设计程序的开发环境是KeiluVision4。程序编写好之后，在Keil中进行编译 ，生成可执行的目标文件，将单片机开发板通过数据线与电脑相连在通过STC-ISP程序软件将可执行的目标文件到单片机开发板。之后就Proteus软件是能仿真单片机及其器件的一个比较好的仿真软件本设计也用Proteus做了仿真，仿真如图4.4所示。在实物中，选用的主控是STC89C52由于Proteus元件库中没有STC系列的就选用了AT89C52代替ProteusEcho所以在本次仿真中我用函数信号发生器来给单片机引脚一个高电平脉冲，用来模拟超声波从发射到接收的时间。从仿真结果来看，当高电平持续的时间短，液晶屏上显示的距离小；当高电平持续的时间长，则液晶屏上显示的距离大。由仿真结果可以看出该仿真基本可以模拟实际问题，也说明在程序设计部分没有问题。4.4（2)（3)（1TrigP10，EchoP11LCD将挡板放在直尺的不同位置来挡住发射的超声波，LCD1602上均有距离显1cm-2cm5.4

5.4不同物表面材料不同引起的误如果物表面比较粗糙，那么当发射信号遇到物时会引起发射信号散开，超声波传感器的发射探头、接收探头和物之间存在一个几何角度。当这个角度过大时，接收探头接收到的信号会比较弱，还有可能会接收不到反射信号，这就会造成较大的误差尤其当物和超声波模块的距离非常近时误差会更大要减小这种误差可以多用几个探头，也可以使用发射能力强、散射小的探头。本设计是以STC89C52单片机为利用超声波传感器将硬件和软件相结合具体实现的功能为：当单片机上电以后，超声波能够自动发射超声波，将LCD程序并没有达到预期的效果，后来根据出现的问题慢慢调试，最终可以实现基本[1]郭天祥.新概念51单片机C语言.：电子工程，2009.1：147-[2]青，.单片机KeilCx51应用开发技术[M].:人民邮电，2007：14-2014120-[4].近代超声原理与应用.：大学，1996：22-[7]陈兴付，张琦.基于单片机的汽车测距系统硬件电路的设计.湖南农机，201427(2):125-[12]童诗白，华成英.模拟电子技术基础[M].：高等教育，2005：513-[13]阎石.数字电子技术基础.：高等教育，1983:160-附11HC-SR042STC89C5232/*/*CPU：STC89C52,晶振1“main.c”#include<reg52.h>//包含头文件#include<stdio.h>#include<math.h>#include"1602.h"#includesbitTrig=P1^0TrigP10sbitEchoP1^1EchoP11unsignedcharData[16];//svoid 0{TMOD|=0x01;//定时器0工作方式1 ET0=1;//0EA=1;//} {floats; //初始化LCDLCD_Write_String(0,0,"Thedistanceis:");//LCD{ TR0=0;//0 0 344m/s，s=s*344/2*(10^- 0sprintf(Data,"S=%6.2f ",s);//s//Data中 //延时500ms，延时决定采样速度}}voidTimer0_isr(void)interrupt1//{}2、显示程序#include"1602.h" #include"delay.h"#defineCheck_busy//是否使用判断忙语句条件，后面使用条件编译sbitRS=P0^7; //定义端口，通过RS确定是写数据还是写命令sbitRW=P0^6;//定义端口，RW为读写控制端sbitEN=P0^5;//定义端口，EN#defineRS_clrRS=0#defineRS_setRS=1#defineRW_clrRW=0#defineRW_setRW=1#defineEN_clrEN=0#defineEN_set#defineucharunsignedchar#defineData_PortP2P2bit {#ifdefCheck_busyDataPort=0xff;RS_clr;//RS，RWRW_set;//LCD1602EN