BI YE SHE JI
（20 届）
基于51单片机的超声波测距系统设计
所在学院 专业班级 学生姓名 指导教师 完成日期 测控技术与仪器 基于51单片机的超声波测距系统设计
摘 要
本次系统的设计主要包括两部分，即硬件电路和软件程序。硬件电路主要包括单片机电路、发射电路、接收电路、显示电路和电源电路等。本次设计采用以AT89C51单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪的硬件电路。整个电路采用模块化设计，由信号发射和接收、供电、显示等模块组成。发射探头的信号经放大和检波后发射出去，单片机的计时器开始计时，超声波被发射后按原路返回,信号被接受电路接受,然后被单片机接收,计数器停止工作并得到时间。软件程序主要由主程序、预置子程序、发射子程序、接收子程序、显示子程序等模块组成。它控制单片机进行数据发送与接收，实现数据正确显示在数码管上。另外程序控制单片机消除各探头对发射和接收超声波的影响。相关部分附有硬件电路图、程序流程图。
实际的环境对超声波有很大的影响，如外部电磁干扰电源干扰信道干扰等等，空气的温度对超声波的速度影响也很大，此外供电电源也会使测量差生很大的误差。由于知识面有限，作品还有许多可以改进的地方，希望在日后的学习中能将作品完善的更好。 关键词:AT89C51;超声波;测距
51 MCU-based Ultrasonic Ranging System Design
Abstract
The system's design includes two parts, namely the hardware circuit and software program.The hardware circuit includes a microcontroller circuit, the transmitting circuit, the receiving circuit, display circuit and the power supply circuit. The design uses AT89C51 microcontroller as the core of low-cost, high-precision, miniaturization of digital hardware circuit of the ultrasonic range finder. The entire circuit is modular in design, by the signal transmitter and receiver, power supply, display modules. Transmitted probe signal is amplified and detector were launched out single-chip timer is started, the ultrasonic was launched after the original way back, a signal is accepted by a receiving circuit, then MCU receives the counter stop working and time. Software program from the main program, preset subroutine emission subroutine, receive subroutine, subroutines modules. It microcontroller to send and receive data, data display correctly in the digital control. In addition, program-controlled microcontroller to eliminate the impact of the probe for transmitting and receiving ultrasonic waves. With relevant parts of the hardware circuit diagram, process flow chart.
Actual environment has a great influence on the ultrasonic waves, such as an external electromagnetic interference power interfering channel interference, etc., the temperature of the air is also a great influence on the speed of the ultrasonic addition, the power supply to the measured differential raw large errors. Due to the limited knowledge, works there are many areas for improvement, can work better in the future study. Keywords: AT89C51;Ultrasonic;Ranging
目 录
1.绪论 ............................................................................. 1
1.1课题背景及重要意义 .......................................................... 1 1.2 研究内容 ................................................................... 1 1.3主要任务及目标： ............................................................ 2 2.整体设计思路 ..................................................................... 3
2.1硬件整体设计 ................................................................ 3 2.2软件整体设计思路 ............................................................ 5 3.硬件设计 ......................................................................... 6
3.1对超声波的认识 .............................................................. 6 3.2器材的选择 .................................................................. 6 3.3.单片机最小系统............................................................. 10 3.4超声波发射电路 ............................................................. 10 3.5超声波接收电路设计 ......................................................... 11 3.6显示电路设计 ............................................................... 13 4.软件设计 ........................................................................ 14
4.1主程序设计 ................................................................. 14 4.2中断处理程序 ............................................................... 17 4.3计算及显示模块设计 ......................................................... 19 4.4作品展示： ................................................................. 21 5.设计总结 ........................................................................ 21 参 考 文 献 ....................................................................... 22 谢辞 ............................................................... 错误!未定义书签。 系统整体电路图 .................................................................... 24 程序代码 .......................................................................... 25
1.绪论
1.1课题背景及重要意义 近年来，随着电子测量技术的发展，运用超声波作出精确测量已成可能。超声波拥有许多优点：超声波测量精确高，成本低，性能稳定则备受青睐。超声波是指频率在20kHz以上的声波，它属于机械波的范畴。超声波也遵循一般机械波在弹性介质中的传播规律，如在介质的分界面处发生反射和折射现象，在进入介质后被介质吸收而发生衰减等。正是因为具有这些性质，使得超声波可以用于距离的测量中。随着科技水平的不断提高，超声波测距技术被广泛应用于人们日常工作和生活之中。一般的超声波测距仪可用于固定物位或液位的测量，适用于建筑物内部、液位高度的测量等。
由于超声测距是一种非接触检测技术，不受光线、被测对象颜色等的影响，较其它仪器更卫生，更耐潮湿、粉尘、高温、腐蚀气体等恶劣环境，具有少维护、不污染、高可靠、长寿命等特点。因此可广泛应用于纸业、矿业、电厂、化工业、水处理厂、污水处理厂、农业用水、环保检测、食品（酒业、饮料业、添加剂、食用油、奶制品）、防汛、水文、明渠、空间定位、公路限高等行业中。可在不同环境中进行距离准确度在线标定，可直接用于水、酒、糖、饮料等液位控制，可进行差值设定，直接显示各种液位罐的液位、料位高度。因此，超声在空气中测距在特殊环境下有较广泛的应用。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于实现实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的指标要求，因此为了使移动机器人能够自动躲避障碍物行走，就必须装备测距系统，以使其及时获取距障碍物的位置信息（距离和方向）。因此超声波测距在移动机器人的研究上得到了广泛的应用。同时由于超声波测距系统具有以上的这些优点，因此在汽车倒车雷达的研制方面也得到了广泛的应用。
1.2 研究内容
设计一个超声波测距系统，以单片机为控制核心，实现测距功能。 1.初步掌握模拟、数字电路分析和设计的基本方法。包括： （1）根据设计任务和指标，初选电路；
（2）通过调查研究、设计计算，确定电路方案；
2. 培养一定自学能力和独立分析问题、解决问题能力。包括： （1）学会自己分析、找出解决问题的方法；
基于51单片机的超声波测距系统设计[毕业作品]
