自-基于51单片机的超声波测距仪的设计45881.pdf

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1、基于 51 单片机的超声波测距仪的设计 完成人:尹雷(组长,电信9)；张洋(电信9);郑学贵(电信 092);傅长军(电信 092）；指导老师:耿磊 获奖情况：二等奖 摘要:由于超声波指向性强,能量消耗慢,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。本作品利用 51 单片机实现了利用超声波测量距离的目的。本系统主要由单片机模块、显示模块、超声波发送模块、超声波接受模块等四部分组成,单片机模块采用的是 SC89C5，超声波产生电路由单片机直接产生,通过功率放大电路加到超声波换能器的发送端,超声波接受电路采用红外芯片 CX20106A 接受回波。通过三位数码管能清晰稳定的显示所测得距离。

2、经过反复测试 本系统在 2M 的测量距离内所产生的误差小于 1CM,所测得范围为 1840CM 左右，能较好的完成测量任务。本作品成本低,可抗性高,测得的距离能够清晰稳定的显示在三维数码管上,且小巧轻便,有良好的应用前景。关键词:STC8952 单片机;超声波测距;超声波换能器。作品功能及总体方案 功能描述 随着社会的发展，传统的测距方法在很多场合已无法满足人们的需求,例如在井深、液位、管道长度测量等场合,传统的测距方法根本无法完成测量任务。还有在很多要求实时测距的情况下，传统的测距方法也不能很好完成测量任务，于是一种新的测距方法非接触测距应运而生。整体的设计要求主要体现在结构和功能两个方面。

3、结构要求：（1)该系统由一个接收显示终端和超声波发送与接收电路组成;(2)非接触测量距目标物体的长度。功能要求：能达到短距离测量的目的，保证测量的精度尽量小,测量的结果能清晰稳定的显示在数码管上。并能连续测量,当距离变化时 能够敏锐的反应，达到距离变显示变的效果。1.2 系统组成及工作过程 2 硬件设计 21 硬件电路总体设计 接收显示终端以单片机为核心连接数码管，超声波发送与接收端以单片机为核心分别连接功率放大电路与超声波接收电路。.单片机模块电路设计 单片机采用 STC2 或其兼容系列。系统采用2MHZ 高精度的晶振，以获得较稳定的时钟频率，并减小测量误差。单片机用 P1.0 端口输出超声

4、波换能器所需的 40kHz 方波信号,利用外中断 0 口监测超声波接收电路输出的返回信号。单片机的最小系统如图所示。图 2 5单片机的最小系统 2.3 接收显示终端电路 显示电路采用简单实用的 4 位共阳 LD 数码管,位选为 P2022，使用 9012 三极管作为位驱动。本电路的显示方式属于动态方式,各显示位段引脚 a d并联在一起,共用直接连到单片机 P1 端。可以稳定清晰显示测量结果。电路图如下。图 数码管电路 2.4 超声波发送电路 发射电路主要由反向器 74LS0和超声波换能器构成，单片机10 端口输出的 40k方波信号一路经一级反向器后送到超声波换能器的一个电极，另一路经两级反向器后送到超声波换能器的另一个电极,用这种推挽形式将方波信号加到超声波换能器两端可以提高超声波的发射速度。输出端采用两个反向器并联,用以提高驱动能力。两个上拉电阻一方面可以提高反向器 74S04 输出高电平的驱动能力；另一方面可以增加超声波换能器的阻尼效果,以缩短其自由振荡的时间。电路图如下:5 超声波接受电路 集成电路CX20106A是一款红外线检波接收的专用芯片,常用于电视机红外遥控接收器。考虑到红外遥控常用的载波频率 3H与测距的超声波频率 40H