基于单片机的超声波测距系统设计

第35卷第06期2014年06月

煤矿机械

CoalMineMachinery

Vol.35No.06Jun.2014

doi:10.13436/j.mkjx.201406106

基于单片机的超声波测距系统设计*

王巧花，邬昌军，姚建松

（郑州轻工业学院机电工程学院，郑州450002）

摘要：基于超声波测距原理，介绍了以单片机AT89S52为核心器件的超声波测距系统的设

计。硬件包括超声波收发模块，显示、键盘及报警电路等部分。软件采用C语言编程，主要由主程序、显示数据转换子程序及键盘扫描子程序等部分组成。给出了实验数据、误差分析，以及提高测距精度的建议。该测距系统硬件电路简单，系统调试方便，可用于机器人避障、倒车雷达等场合。

关键词：超声波；测距；单片机中图分类号：TP368.1

文献标志码：A

文章编号：1003－0794（2014）06－0234－03

DesignofUltrasonicRangingSystemBasedonMicrocontroller

WANGQiao-hua，WUChang-jun，YAOJian-song

(CollegeofMechanicalandElectricalEngineering,ZhengzhouUniversityofLightIndustry,Zhengzhou450002,China)

Abstract:ThisarticleintroducesthedesignofultrasonicrangingregardingAT59S52asthecentredevice,basedontheprincipleofultrasonicranging.Therearemostlythetransceiverofultrasonic,displayunit,functionkeys,andalarmcircuit.SoftwareprogrammingusestheClanguage,comprisingamainprogram,asubroutineofdisplaydataconversionandkeyboardscanandsoon.Thearticlepresentstheexperimentaldataanderroranalysis,andgivestheadviceofimprovingrangeaccuracy.Thisrangingsystemhasthepropertiesofsimplehardwareandsystemdebug,enabletobeuseinobstacleavoidancerobotandbackingradaretc.Keywords:ultrasonic;ranging;microcontroller0

引言

频率高于20kHz的声波称为超声波，具有不受外界光线、电磁场、粉尘等因素影响的优点，当超声波从一种介质入射到另一种介质时，可以和光线一

*河南省教育厅科学技术研究重点项目（12A460012）

样在介质表面产生反射、折射等现象。利用这些特点使超声波在检测技术中获得了广泛的应用，如无损探伤、厚度测量、超声成像和测距等。

1超声波传感器及测距原理

在检测过程中，产生和接收超声波的装置就是

→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→iam装入→安装环、箱盖→装油标尺和通气器→装

端盖、螺栓。

器零部件添加驱动约束，使之按指定的增量和距离依次重置来模拟运动的效果。

4结语

Invenor能够和CAM/CAE(计算机辅助工程)结

合，模拟零部件的工作状态和运动，及时发现设计中的缺陷，以便达到设计的最优化目的。该软件是一套全面的设计工具，用于创建和验证完整的数字

图6

减速器总装配图、表达视图

样机，帮助制造商减少物理样机投入，以更快的速度将更多的创新产品推向市场。

参考文献：

［1］王莺，叶菁.基于SolidWorks的齿轮减速器三维设计及运动仿真

［J］.煤矿机械，2009，30（9）：234－236.

［2］胡仁喜，康士庭，刘昌丽.AutodeskInventorProfessional2010中文

版从入门到精通［M］.北京：机械工业出版社，2011.

［3］张爱莲，陈书剑.基于Inventor的齿轮参数化造型及其传动的运

动模拟［J］.煤矿机械，2011，32（4）：227-228.

作者简介：李文敏（1978-），女，河南南阳人，讲师，硕士研究生，主要从事图学理论方面研究，电子信箱：715112133@http://.

3运动仿真

通常零部件装配好后，都要检查各个零件之

间是否存在干涉，尤其是在运动的过程中确保它们不会发生碰撞。对减速器来说，首先要检查齿轮间的运动：当一个齿轮转动时，另一个齿轮能正确地和它进行啮合，也会按照一定的传动比运动。在

Inventor操作中，要实现这一目的，需要对这一齿轮

添加运动约束，之后用鼠标拖动齿轮转动，就可以看到另一个齿轮的动作除此之外还可以为减速

责任编辑：武伟民收稿日期：2014－02－

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第35卷第06期基于单片机的超声波测距系统设计———王巧花，等Vol.35No.06

超声波传感器，也称为超声波换能器，或超声波探头。根据工作原理可分为压电式、电磁式和磁致伸缩式等，常用的是压电式超声波探头，其常用的材料是压电晶体和压电陶瓷。发射探头将高频电信号转换成高频机械振动，即产生超声波，接收探头将接收的超声波转换成电信号。

超声波传感器在结构上有收发一体式和收发分体式2种形式，测距方法从原理上可分为共振式和脉冲反射式2种。本系统采用分体式超声波传感器和脉冲反射式测距方法，即利用超声波的反射特性测距。发射探头发出超声波，经空气传播，途中遇到障碍物立即反射回来被接收探头接收，测出超声波由发射到接收所经历的时间t，可根据s=ct/2，算出超声波发射点与障碍物之间的距离（c为超声波波速），这种测距方法也称为渡越时间法。

显示器8个笔画段a-h同名端连在一起构成公共极COM，即位码端，各自独立地接收I/O口控制。当

CPU输出字形码时，某位显示器亮取决于位码端，

当需要第1位显示器亮，则和第1位显示器位码端相连的I/O口P2.4输出0，而和其他显示器位码端相连的I/O口P2.5、P2.6、P2.7则输出1。显示过程采用动态扫描法，分时轮流点亮各个显示器，显示时间由定时器IT0控制，由于每位显示器点亮时间极为 …… 此处隐藏：3984字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……