基于51單片機(jī)的超聲波測距儀的設(shè)計

楊仕會 吳世洲 冉茂亮 貴州大學(xué)科技學(xué)院

1.工作原理

在初中物理時我們就學(xué)過，聲音遇到障礙物會反彈回來，如同蝙蝠發(fā)出超聲波，然后用耳朵接收反彈回來的聲音，根據(jù)時間差和返回聲波的強(qiáng)度，以此捕獵和避開障礙物；本文設(shè)計的超聲波測距儀用相同的原理，根據(jù)超聲波接口發(fā)送和接收超聲波的時間差，結(jié)合超聲波在不同介質(zhì)的傳播速度計算出離目標(biāo)物的距離。

2.組成結(jié)構(gòu)

1、主要元件組成：51單片機(jī)、HC-SR04超聲波傳感器、數(shù)碼顯示管、若干電阻電容等。

2、主控制模塊設(shè)計如圖1所示：

3、主程序工作流程：

（1）模塊接入電源和地（GND）。

（2）給超聲波控制端（trig）輸入一個至少10us的高電平方波。

（3）輸入方波后，超聲波模塊會自動發(fā)射8個40KHz的聲波（超聲波模塊內(nèi)部發(fā)出信號是傳感器自動回應(yīng)的，我們不用去管它），發(fā)送超聲波的同時接收端（echo）的電平會由低電平0變?yōu)楦唠娖剑ù藭r定時器開始計時）1；

（4）當(dāng)接收端接收到返回的超聲波時，回波引腳端的電平會由高電平1變?yōu)榈碗娖?；（此時定時器停止計時），定時器記錄的時間即為超聲波由發(fā)射到返回的總時長t。

（5）根據(jù)聲音在不同介質(zhì)中的傳播速度v，根據(jù)公式距離s=（v×t）/2：即可計算出所測的距離。

（6）在數(shù)碼顯示管上顯示計算出的數(shù)字。

3.實物照片

4.結(jié)束語

本文利用STC89C52系列51單片機(jī)結(jié)合軟件和硬件構(gòu)成了簡單的超聲波測距儀，能夠提供2cm-5m的測量范圍，如若想要測量更遠(yuǎn)或者更精確，可以進(jìn)行擴(kuò)展，比如加溫度補(bǔ)償、加紅外測距模塊，還有加頻率變化檢測模塊。超聲波測距儀受各種因素影響較小、成本低、性能好、性價比高、易安裝、簡單易懂，在各個領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

[1]郭天樣，新概念51單片機(jī)C語言教程[M].第一版.電子工業(yè)出版社.2009年

[2]郭增濤、胡安正.基于51單片機(jī)的超聲波測距儀[J].魅力中國.2017年8月第216版

[3]張凌寒.基于51單片機(jī)的紅外測距儀的設(shè)計與實現(xiàn)[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用.2016年9月第133版

[4]楊曉帆.基于單片機(jī)的超聲波測距儀設(shè)計[J].工程設(shè)計研究.2016年第4期第161版