PIC16F877A 超声波测距1602显示距离

PIC16F877A 超声波测距1602显示距离
PIC16F877A 超声波测距1602显示距离

#include

#include

__CONFIG(0x1832);

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

const uchar dis1[]={"The distance is"};

uchar dis2[5];

#define lcden RA0

#define rs RA1

unsigned long S;

uint time;

uchar i=0;

uchar S_buffer[4];

bit flag =0;

void delay(uint x)

{

uint a,b;

for(a=x;a>0;a--)

for(b=110;b>0;b--);

}

void write_com(uchar com)//写指令数据到LCD {

rs=0;

PORTB=com;

delay(5);

lcden=1;

delay(5);

lcden=0;

}

void write_data(uchar data)//写显示数据到LCD {

rs=1;

PORTB=data;

delay(5);

lcden=1;

delay(5);

lcden=0;

}

void lcd_init()

{

lcden=1;

write_com(0x38);

write_com(0x0c);

write_com(0x06);

write_com(0x01);

}

void shuju()//数据函数

{

dis2[0]=S/100+0x30;

dis2[1]=S/10%10+0x30;

dis2[2]=S%10+0x30;

dis2[3]='c';

dis2[4]='m';

}

void interrupt time0()

{

flag=0;

TMR1IF=0;

TMR1L=0;

TMR1H=0;

T1CON=0x20;

}

void init()

{

ADCON1=0X07;

OPTION=0X8f;

TRISA=0;

TRISB=0;

TRISC=0x04;

TRISD=0;

TRISE=0x04;

PORTB=0;

PORTC=0;

PORTD=0X01;

PORTE=0X07;

RBIE=0;

INTCON=0xc0;//PEIE使能和GIE(总中断)使能PIE1=0x01;//使能定时器1

TMR1L=0;

TMR1H=0;

}

void display()

{

shuju();

write_com(0x80+0x48);

for(i=0;i<5;i++)

{

write_data(dis2[i]);

}

}

void StartModule()

{

RC1=1; //启动一次模块

NOP();

NOP();

NOP();

NOP();

NOP();

NOP();

NOP();

NOP();

NOP();

NOP();

NOP();

NOP();

RC1=0;

}

void Count(void)

{

time=TMR1H*256+TMR1L;

TMR1H=0;

TMR1L=0;

S=(int)(time*1.98)*1.3*3/10; //算出来是CM

/*if(((S<4)||(S>=400))||flag==0) //超出测量范围显示"999"

{

S=999;

}

else

{

S_buffer[i]=S; //将测量结果的数据放入缓冲区

i++;

if(i==4)

{

S=(S_buffer[0]+S_buffer[1]+S_buffer[2]+S_buffer[3])/4; //得到四个数据取平均

i=0;

} */

// }

}

void main()

{

uchar i;

init();

lcd_init();

i=0;

write_com(0x80);

while(dis1[i]!='\0')

{

write_data(dis1[i]);

i++;

}

while(1)

{

PORTA=0xff;

StartModule();

flag=1;

while((!RC2)&&flag); //当echo为零时等待,中断flag跳出等待

T1CON=0x21; //开启计数

while(RC2&&flag); //当echo为1计数并等待

T1CON=0x20; //关闭计数

Count(); //计算

display();

delay(50);

}

}

超声波传感器测距原理

芀一、超声波测距原理 肅超声波测距原理是通过超声波发射器向某一方向发射超声波,在发射时刻的 同时开始计时,超声波在空气中传播时碰到障碍物就立即返回来,超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为v ,而根据计时器记录的测出发射和接收回波的时间差△t ,就可以计算出发射点距障碍物的距离S , 即: 膂S = v·△t /2 ① 芀这就是所谓的时间差测距法。 蝿由于超声波也是一种声波, 其声速C与温度有关,表1列出了几种不同温度下的声速。在使用时,如果温度变化不大, 则可认为声速是基本不变的。常温下超声波的传播速度是334 米/秒,但其传播速度V 易受空气中温度、湿度、压强等因素的影响,其中受温度的影响较大,如温度每升高1 ℃, 声速增加约0. 6 米/ 秒。如果测距精度要求很高, 则应通过温度补偿的方法加以校正(本系统正是采用了温度补偿的方法)。已知现场环境温度T 时, 超声波传播速度V 的计算公式为: 螅V = 331.45 + 0.607T ② 芄 声 速 确 定

后, 只要测得超声波往返的时间,即可求得距离。这就是超声波测距仪的机理。 薂二、系统硬件电路设计 腿图2 超声波测距仪系统框图 蒆基于单片机的超声波测距仪框图如图 2 所示。该系统由单片机定时器产生 40KHZ 的频率信号、超声波传感器、接收处理电路和显示电路等构成。单片机 是整个系统的核心部件,它协调和控制各部分电路的工作。工作过程:开机,单 片机复位,然后控制程序使单片机输出载波为40kHz 的10 个脉冲信号加到超声 波传感器上,使超声波发射器发射超声波。当第一个超声波脉冲群发射结束后, 单片机片内计数器开始计数,在检测到第一个回波脉冲的瞬间,计数器停止计数, 这样就得到了从发射到接收的时间差△t;根据公式①、②计算出被测距离,由显示装置显示出来。下面分别介绍各部分电路: 莅1 、超声波发射电路 螀超声波发射电路如图3所示,89C51 通过外部引脚P1.0 输出脉冲宽度为250 μ s , 40kHz 的10 个脉冲串通过超声波驱动电路以推挽方式加到超声波传感器而发 射出超声波。由于超声波的传播距离与它的振幅成正比,为了使测距范围足够远, 可对振荡信号进行功率放大后再加在超声波传感器上。 薈图3中T为超声波传感器,是超声波测距系统中的重要器件。利用逆压电效应 将加在其上的电信号转换为超声机械波向外辐射; 利用压电效应可以将作用在它 上面的机械振动转换为相应的电信号, 从而起到能量转换的作用。市售的超声 波传感器有专用型和兼用型,专用型就是发送器用作发送超声波,接收器用作接

超声波测距报告(带报警)

目录 一、超声波测距原理 二、超声波测距模块介绍 1.主控模块 2.电源模块 3.显示模块 4.超声波模块 5.扬声器模块 三、超声波测距功能介绍 四、超声波测距前景展望 五、心得 附:程序

超声波测距(可报警) 一、超声波测距原理 超声波发射器定期发送超声波,遇到被测物体时发生反射,反射波经超声波接收器接收并转化为电信号,只要测出发送和接收的时间差t,即可测出超声测距装置到被测物体之间的距离S: S=c*t/2 (式中c为超声波在空气中的传播速度,c=331.45*√(1+T/273.16)) 由此可见声速与温度的密切的关系。在应用中,如果温度变化不大或者对测量要求不太高(例如汽车泊车定位系统),则可认为声速是不变的,否则,必须进行温度补偿。 超声波传感器是超声测距核心部件,传感器按其工作介质可分气相、液相和固相传感器;按其发射波束宽度可分为宽波束和窄波束传感器;按其工作频率又可分为40kHz, 5OkHz等不同等级。超声波在空气传播过程中,由于空气吸收衰减和扩散损失,声强随着传播距离的增大而衰减,而超声波的衰减随频率增大而成指数增加。本设计选用气相、窄波束、40kHz的超声波传感器。 二、超声波测距模块介绍 该产品共有五个模块,其中主控模块、电源模块、显示模块、扬声器模块集成在开发板上,超声波模块是外接的。 1.主控模块 主要部分是51单片机。 51单片机是对目前所有兼容Intel 8031指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是Intel的8031单片机,后来随着Flash rom技术的发展,8031单片机取得了长足的进展,成为目前应用最广泛的8位单片机之一,其代表型号是ATLEM公司的AT89系列,它广泛应用于工业测控系统之中。目前很多公司都有51系列的兼容机型推出,在目前乃至今后很长的一段时间内将占有大量市场。51单片机是基础入门的一个单片机,还是应用最广泛的一种。需要注意的是52系列的单片机一般不具备自编程能力。 主要功能: ·8位CPU·4kbytes 程序存储器(ROM) (52为8K)

超声波测距仪硬件电路的设计

超声波测距仪电路设计实验报告 轮机系楼宇071 周钰泉2007212117 实验目的:了解超声波测距仪的原理,掌握焊接方法,掌握电路串接方法,熟悉电路元件。 实验设备及器材:电烙铁,锡线,电路元件 实验步骤:1,学习keil软件编写程序2、焊接电路板3、运行调试 超声波测距程序: #include unsigned char code dispbitcode[]={0x31,0x32,0x34,0x38,0x30,0x30, 0x30,0x30}; unsigned char code dispcode[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66, 0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00,0x77,0x7c,0x 39}; unsigned char dispbuf[8]={10,10,10,10,10,10,0,0}; unsigned char dispcount; unsigned char getdata; unsigned int temp; unsigned int temp1;

unsigned char i; sbit ST=P3^0; sbit OE=P3^1; sbit EOC=P3^4; sbit CLK=P3^5; sbit M1=P3^6; sbit M2=P3^7; sbit SPK=P2^6; sbit LA=P3^3; sbit LB=P3^2; sbit LC=P2^7; sbit K1=P2^4; sbit K2=P2^5; bit wd; bit yw; bit shuid; bit shuig; unsigned int cnta; unsigned int cntb; bit alarmflag; void delay10ms(void) { unsigned char i,j; for(i=20;i>0;i--) for(j=248;j>0;j--); } void main(void) { M1=0; M2=0; yw=1; wd=0; SPK=0; ST=0; OE=0; TMOD=0x12; TH0=0x216; TL0=0x216; TH1=(65536-500)/256; TL1=(65536-500)%256; TR1=1; TR0=1; ET0=1; ET1=1; EA=1; ST=1; ST=0; while(1) { if(K1==0) { delay10ms(); if(K1==0) { yw=1; wd=0; } } else if(K2==0) { delay10ms(); if(K2==0) { wd=1; yw=0; } } else if(LC==1) { delay10ms(); if(LC==1) { M1=0; M2=1; temp1=13; shuid=0; shuig=1; LB=0; } } else if((LC==0) && (LB==1)) { delay10ms(); if((LC==0) && (LB==1)) { M1=0; M2=0; temp1=12; shuig=0; shuid=0; LB=0; }

超声波测距传感器(硬件件篇)

自制一个由你掌控的 —— 超声波测距传感器(硬件篇) 一、背景 四年多前,我曾尝试自己制作一个超声波测距传感器。 当时是想为 LEGO 的 RCX 配套,因为我是Semia 的技术支持,那时RCX 还没有配置任何测距传感器。由于可查阅的资料有限,且不详细,最后以失败告终 /(也许在网络搜索上我属于“菜鸟”)。 为了达到目的,只好选用了 Sharp 公司的 GP2D12。但自制超声波测距传感器的愿望一直没被遗忘。一是觉得超声波用于测距从原理上讲应该效果不错(GP2D12的测距范围太小,只有 10 — 80 cm);二是市售成品不够灵活,为了适应它还得做转换接口,费力耗财。 前段时间协助一个单位搞项目,涉及到超声波测距;有幸的是解剖了一款进口的超声波测距传感器 —— SensComp公司的6500,使我对相关原理和技术有了比较透彻的了解。 本想项目结束后立刻动手设计一个自己的传感器,后因忙于“圆梦小车”耽搁了。 现在圆梦小车已初具雏形,可以腾出一点时间,而且小车也需要一些传感器与之配套,便着手实现了这个夙愿。

基于嵌入之梦工作室的宗旨 —— 为学习单片机的大学生服务,将设计和制作的细节与大家分享,希望能有助于读者做出属于你自己的超声波传感器,也让和我有类似想法的人不至于再次失望于网络。 二、需求分析 ?能在测距范围上弥补 GP2D12 的不足,将距离延伸到 80cm以外; ?可以提供给大学生和爱好者 DIY,具有学习功能; ?方便自己随时修改程序,使学习的作用得以充分发挥; ?成品具有一定的使用价值,可方便的应用于小车等需要测距的装置上。 三、概要设计 总体设计参照 SensComp公司(https://www.360docs.net/doc/ee7155419.html,)6500测距模块,其核心是两片专用的超声波测距IC:TL851和TL852。 TL852是一片专门设计用于超声波接收、放大、检测的芯片,集成了可变增益、选频放大器,可通过四根控制线变换11级增益,对于检测超声波信号十分有效。 TL851 与TL852 配套,它可实现超声波发射及控制TL852的增益变换,通过定时控制增益,使TL852的增益与回波时间相匹配,一方面提高了检测的灵敏度,同时减小了干扰。 如果不能随时间变换增益,为增加检测距离,就需要加大灵敏度;而开始时灵敏度就很高,无疑会收到一些不想要的信号。(6500测距模块的相关资料及芯片资料见附件) 解剖此模块时,对TL852的功能十分感兴趣,当初我制作时就是“栽”在这个环节;而TL851的功能基本属数字控制范畴,输出还需要配合单片机才能得到结果,接口也不是十分灵活,笔者认为完全可以用单片机替代。 所以,本次设计的主要改变就是用单片机替换6500模块的TL851。 单片机还是选用圆梦小车所用的STC12系列,一是考虑是51兼容,符合国内多数教材;二是下载程序方便。此次选用的是 STC12LE4052(4K FlashROM,256 RAM)。考虑体积因素,选择了SOP20封装。

超声波测距仪设计实验报告

超声波测距仪设计实验报告 课题设计目的及意义 随着科学技术的快速发展,超声波将在测距仪中的应用越来越广。但就目前技术水平来说,人们可以具体利用的测距技术还十分有限,因此,这是一个正在蓬勃发展而又有无限前 景的技术及产业领域。展望未来,超声波测距仪作为种新型的非常重要有用的工具在各方面 都将有很大的发展空间,它将朝着更加高定位高精度的方向发展,以满足日益发展的社会需求,如声纳的发展趋势基本为:研制具有更高定位精度的被动测距声纳,以满足水中武器实 施全隐蔽攻击的需要;继续发展采用低频线谱检测的潜艇拖曳线列阵声纳,实现超远程的被 动探测和识别;研制更适合于浅海工作的潜艇声纳,特别是解决浅海水中目标识别问题;大 力降低潜艇自噪声,改善潜艇声纳的工作环境。无庸置疑,未来的超声波测距仪将与自动化 智能化接轨,与其他的测距仪集成和融合,形成多测距仪。随着测距仪的技术进步,测距仪 将从具有单纯判断功能发展到具有学习功能,最终发展到具有创造力。在新的世纪里,面貌 一新的测距仪将发挥更大的作用。 随着科技的发展,人们生活水平的提高,城市发展建设加快,城市给排水系统 也有较大发展,其状况不断改善。但是,由于历史原因合成时间住的许多不可预见因素,城 市给排水系统,特别是排水系统往往落后于城市建设。因此,经常出现开挖已经建设好的建 筑设施来改造排水系统的现象。城市污水给人们带来了困扰,因此箱涵的排污疏通对大城市 给排水系统污水处理,人们生活舒适显得非常重要。而设计研制箱涵排水疏通移动机器人的 自动控制系统,保证机器人在箱涵中自由排污疏通,是箱涵排污疏通机器人的设计研制的核 心部分。控制系统核心部分就是超声波测距仪的研制。因此,设计好的超声波测距仪就显得 非常重要了。这就是我设计超声波测距仪的意义。 实验原理 超声波在液体、固体中衰减小、穿透力强、对某些固体、穿透深度能达到几十米的范围;另外,超声波方向性好,能够定向传播。因此,可以作为物体探查和进行测量的可靠手段。 超声波发射器向某一方向发射超声波,在发射时刻的同时开始计时,超声波在空气中传播,途中碰到障碍物就立即返回来,超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波 在空气中的传播速度为340m/s,根据计时器记录的时间t,就可以计算出发射点距障碍 物的距离(s),即:s=340t/2。 整体电路设计 整体电路的控制核心为单片机STC89C52。超声波发射和接收电路中都对相应信号进行 整形及放大,以保证测量结果尽可能精确。超声波探头接OUT口实现超声波的发射和接收。 整体结构图包括超声波发射电路,超声波接收电路,单片机电路,显示电路和语音提示电路等 几部分模块组成。而超声波发射与接收电路还要加入放大电路。在发射后把信号放大,接收 前也要把还再次放大。 整体电路结构图如图4-1。

超声波传感器及其测距原理

安全避障是移动机器人研究的一个基本问题。障碍物与机器人之间距离的获得是研究安全避障的前提,超声波传感器以其信息处理简单、价格低廉、硬件容易实现等优点,被广泛用作测距传感器。本超声波测距系统选用了SensComp公司生产的Polaroid 6500系列超声波距离模块和600系列传感器,微处理器采用了ATMEL公司的AT89C51。本文对此超声波测距系统进行了详细的分析与介绍。 1、超声波传感器及其测距原理 超声波是指频率高于20KHz的机械波[1]。为了以超声波作为检测手段,必须产生超生波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波传感器,习惯上称为超声波换能器或超声波探头。超声波传感器有发送器和接收器,但一个超声波传感器也可具有发送和接收声波的双重作用。超声波传感器是利用压电效应[1]的原理将电能和超声波相互转 化,即在发射超声波的时候,将电能转换,发射超声波;而在收到回波的时候,则将超声振动转换成电信号。 超声波测距的原理一般采用渡越时间法TOF(time of flight)[2]。首先测出超声波从发射到遇到障碍物返回所经历的时间,再乘以超声波的速度就得到二倍的

声源与障碍物之间的距离,即 1、硬件电路设计 我们设计的超声波测距系统由Polaroid 600系列传感器、Polaroid 6500系列超声波距离模块和AT89C51单片机构成。 2.1 Polaroid 600系列传感器 此超声波传感器是集发送与接收一体的一种传感器。传感器里面有一个圆形的薄片,薄片的材料是塑料,在其正面涂了一层金属薄膜,在其背面有一个铝制的后板。薄片和后板构成了一个电容器,当给薄片加上频率为49.4kHz、电压为300VAC pk-pk的方波电压时,薄片以同样的频率震动,从而产生频率为49.4kHz的超声波。当接收回波时,Polaroid 6500内有一个调谐电路,使得只有频率接近49.4kHz的信号才能被接收,而其它频率的信号则被过滤。 Polaroid 600超声传感器发送的超声波具有角度为30度的波束角[3],如图1所示:

51单片机实现_定时器2、12864液晶显示、显示图片、滚动字符、DS18B20、转速、超声波测距、速度实时显示

//*******************资源配置***********************// //******计数器0用于超声波记录接收端高电平时长*******// //******计数器1用于记录1s内外部脉冲数目即转速*******// //********定时器2用于精确定时,定时时间50ms*********// //*****************P3^5用于脉冲计数*****************// #include #include //*************特殊引脚定义*****************// sbit RX = P1^0; //超声波接收端 sbit TX = P1^1; //超声波触发端 sbit RS = P2^6; //LCD数据/命令控制端 sbit RW = P2^5; //读写控制端 sbit EN = P2^7; //使能端 sbit RES= P2^4; //复位端 sbit PSB= P2^3; //并口/串口选择端 sbit DQ = P3^7; //DS18B20数据端 sbit BEEP=P1^5; //蜂鸣器 #define DataPort P0 //MCU P0<------> LCM #define uchar unsigned char #define uint unsigned int //***********Function Definition*********************// //****************函数声明***************************// void LCD_Write_number(uchar s); void Write_char(bit start, uchar ddata); //写入某坐标 void Send_byte(uchar bbyte); void Lcd_init(void); //lcd初始化 void Disp_img(uchar *img); //显示图片 void LCD_Write_string(uchar X,uchar Y,uchar*s); //写入某字符串void LCD_set_xy( uchar x,uchar y ); void Lcd_Mark3(void); //画面3 void Lcd_Mark2(void); //画面2 bit temp_flag; //判断DS18B20正常工作位DS18B20_init(); //DS18B20初始化 void delay(uint num); //DS18B20延时函数 void Delaynms(uint di); //短延时 void delayms(uint x); //1ms延时函数readonebyte(void); //读一个字节函数 void writeonebyte(uchar dat); //写一个字节函数 void gettemperture(void); //获取温度值 void temperture_display(); //温度显示函数

高精度超声波测距系统设计

高精度超声波测距系统设计。 引言 利用超声波测量距离的原理可简单描述为:超声波定期发送超声波,遭遇障碍物时发生反射,发射波经由接收器接收并转化为电信号,这样测距技术只要测出发送和接收的时间差, 然后按照下式计算,即可求出距离: 由于超声波指向性强,能量消耗缓慢,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,如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制,并且在测量精度方面能达到工业实用的要求, 因此,广泛应用于倒车提醒、建筑工地、工业现场等的距离测量。目前的测距量程上能达到百米数量级,测量的精度往往能达到厘米数量级。本文在分析现有超声波测距技术基础之上, 给出了一种改进方案,测量精度可达毫米级。 2 系统方案分析与论证 2.1 影响精度的因素分析 根据超声波测距式(1)可知测距的误差主要是由超声波的传播速度误差和测量距离传播 的时间误差引起的。 对于时间误差主要由发送计时点和接收计时点准确性确定,为了能够提高计时点选择的准确性,本文提出了对发射信号和加收信号通过校正的方式来实现准确计时。此外,当要求测距误差小于 1 mm时,假定超声波速度C=344 m/s(20℃室温),忽略声速的传播误差。则测距误差s△t<0.000 002 907 s,即2.907 ms。根据以上过计算可知,在超声波的传播速度是准确的前提下,测量距离的传播时间差值精度只要在达到微秒级,就能保证测距误差小于1 mm的误差。使用的12 MHz晶体作时钟基准的89C51单片机定时器能方便的计数到1μs的精度,因此系统采用AT89S51的定一时器能保证时间误差在 1 mm的测量范围内。

超声波LCD显示测距程序

超声波L C D显示测距程 序 Company number【1089WT-1898YT-1W8CB-9UUT-92108】

/************************************************************** ****************/ /*Name:LCD12864(St7920/St7921)+超声波测距模块+STC89C52*/ /*DYP-ME007超声波测距模块DEMO程序 */ /*晶振:11.0592M*/ */ /*接线:模块TRIG接P1.2ECH0接P1.1 */ /*RS(CS)接P3.3; */ /*RW(SID)接P3.4; */ /*E(SCLK)接P3.5; */ /*PSB接GND串行模式 */ /************************************************************** ****************/ #include #include

//引脚定义 sbitRX=P1^1; sbitTX=P1^2; sbitCS=P3^3; //片选高电平有效单片LCD使用时可固定高电平sbitSID=P3^4; //数据 sbitSCLK=P3^5; //时钟 //FunctionDefinition 函数声明 voidDelay(intnum); voidInit_DS18B20(void); unsignedcharReadOneChar(void); voidWriteOneChar(unsignedchardat); unsignedintReadTemperature(void); voidclock_out(unsignedchardd); unsignedcharclock_in(void); unsignedcharread_clock(unsignedcharord); voidwrite_clock(unsignedcharord,unsignedchardd); voidDisp(void); voidid_case1_key(void); voidid_case2_key(void); voidSet_time(unsignedcharsel,bitsel_1); voidTimer0_Init(void); voidInit_1302(void);

基于51单片机的超声波测距系统

基于51单片机的超声波测距系统 贾源 完成日期:2011年2月22日

目录 一、设计任务和性能指标 (3) 1.1设计任务 (3) 1.2性能指标 (3) 二、超声波测距原理概述 (4) 2.1超声波传感器 (5) 2.1.1超声波发生器 (5) 2.1.2压电式超声波发生器原理 (5) 2.1.3单片机超声波测距系统构成 (5) 三、设计方案 (6) 3.1AT89C2051单片机 (7) 3.2超声波测距系统构成 (8) 3.2.1超声波测距单片机系统 (9) 图3-1:超声波测距单片机系统 (9) 3.2.2超声波发射、接收电路 (9) 图3-1:超声波测距发送接收单元 (10) 3.2.3显示电路 (10) 四.系统软件设计 (11) 4.1主程序设计 (11) 4.2超声波测距子程序 (12) 4.3超声波测距程序流程图 (13) 4.4超声波测距程子序流程图 (14) 五.调试及性能分析 (14) 5.1调试步骤 (14) 5.2性能分析 (15) 六.心得体会 (15) 参考文献 (16) 附录一超声波测系统原理图 (18) 附录二超声波测系统原理图安装图 (19) 附录三超声波测系统原理图PCB图 (20) 附录四超声波测系统原理图C语言原程序 (21) 参考文献 (26)

一、设计任务和性能指标 1.1设计任务 利用单片机及外围接口电路(键盘接口和显示接口电路)设计制作一个超声波测距仪器,用LED数码管把测距仪距测出的距离显示出来。 要求用Protel 画出系统的电路原理图,印刷电路板,绘出程序流程图,并给出程序清单。 1.2性能指标 距离显示:用三位LED数码管进行显示(单位是CM)。 测距范围:25CM到 250CM之间。误差:1%。

超声波传感器测量距离

一、超声波测距原理 超声波测距原理是通过超声波发射器向某一方向发射超声波,在发射时刻的同时开始计时,超声波在空气中传播时碰到障碍物就立即返回来,超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为v ,而根据计时器记录的测出发射和接收回波的时间差△t ,就可以计算出发射点距障碍物的距离S ,即: S = v·△t /2 ① 这就是所谓的时间差测距法。 由于超声波也是一种声波, 其声速C与温度有关,表1列出了几种不同温度下的声速。在使用时,如果温度变化不大, 则可认为声速是基本不变的。常温下超声波的传播速度是334 米/秒,但其传播速度V 易受空气中温度、湿度、压强等因素的影响,其中受温度的影响较大,如温度每升高1 ℃, 声速增加约0. 6 米/ 秒。如果测距精度要求很高, 则应通过温度补偿的方法加以校正(本系统正是采用了温度补偿的方法)。已知现场环境温度T 时, 超声波传播速度V 的计算公式为: V = 331.45 + 0.607T ② 声 速 确 定 后, 只 要测得超声波往返的时间,即可求得距离。这就是超声波测距仪的机理。 二、系统硬件电路设计

图2 超声波测距仪系统框图 基于单片机的超声波测距仪框图如图2所示。该系统由单片机定时器产生40KHZ的频率信号、超声波传感器、接收处理电路和显示电路等构成。单片机是整个系统的核心部件,它协调和控制各部分电路的工作。工作过程:开机,单片机复位,然后控制程序使单片机输出载波为40kHz的10个脉冲信号加到超声波传感器上,使超声波发射器发射超声波。当第一个超声波脉冲群发射结束后,单片机片内计数器开始计数,在检测到第一个回波脉冲的瞬间,计数器停止计数,这样就得到了从发射到接收的时间差△t;根据公式①、②计算出被测距离,由显示装置显示出来。下面分别介绍各部分电路: 1 、超声波发射电路 超声波发射电路如图3所示,89C51通过外部引脚P1.0 输出脉冲宽度为250μs , 40kHz的10个脉冲串通过超声波驱动电路以推挽方式加到超声波传感器而发射出超声波。由于超声波的传播距离与它的振幅成正比,为了使测距范围足够远,可对振荡信号进行功率放大后再加在超声波传感器上。 图3中T为超声波传感器,是超声波测距系统中的重要器件。利用逆压电效应将加在其上的电信号转换为超声机械波向外辐射; 利用压电效应可以将作用在它上面的机械振动转换为相应的电信号, 从而起到能量转换的作用。市售的超声

基于超声波传感器的液位测量

基于超声波传感器的液位测量 1.摘要 超声波传感器应用广泛,其中液体液位的准确测量是实现生产过程检测和实时控制的重要保障,也是实现安全生产的重要环节。本文主要介绍液位的测量。液体罐内液位测量的方法有很多种,其中超声波传感器由于结构简单、体积小、费用低、信息处理简单可靠,易于小型化与集成化,并且可以进行实时控制,所以超声波测量法得到了广泛的应用。2.超声波概要 超声波是指频率高于20kHz的机械波,一般由压电效应或磁致伸缩效应产生;它沿直线传播,频率越高,绕射能力越弱,但反射能力越强;它还具有强度大、方向性好等特点,为此,利用超声波的这些性质就可制成超声波传感器。超声波传感器是利用超声波在超声场中的物理特性和各种效应研制而成的传感器。超声波传感器按其工作原理可分为压电式、磁致伸缩式、电磁式等,其中以压电式最为常用。压电式超声波传感器常用的材料是压电晶体和压电陶瓷,它是利用压电材料的压电效应来工作的:逆压电效应将高频电振动转换成高频机械震动,从而产生超声波,可作为发射探头;而正压电效应是将超声波振动转换成电信号,可作为接收探头。 3.检测方法选择 从测量范围来说,有的液位计只能测量几十厘米,有的却可达几十米。从测量条件和环境来说,有的非常简单,有的却十分复杂。例如:有的是高温高压,有的是低温或真空,有的需要防腐蚀、防辐射,有的从安装上提出苛刻的限制,有的从维护上提出严格的要求等。 按测量液位的感应元件与被测液体是否接触,液位仪表可以分为接触型和非接触型两大类。接触型液位测量主要有:人工检尺法、浮子测量装置、伺服式液位计、电容式液位计以及磁致伸缩液位计等。它们的共同点是测量的感应元件与被测液体接触,即都存在着与被测液体相接触的测量部件且多数带有可动部件。因此存在一定的磨损且容易被液体沾污或粘住,尤其是杆式结构装置,还需有较大的安装空间,不方便安装和检修。非接触型液位测量主要有超声波液位计、微波雷达液位计、射线液位计以及激光液位计等。顾名思义,这类测量仪表的共同特点是测量的感应元件与被测液体不接触。因此测量部件不受被测介质影响,也不影响被测介质,因而其适用范围较为广泛,可用于接触型测量仪表不能满足的特殊场合,如粘度高、腐蚀性强、污染性强、易结晶的介质。 根据以上几种因素得知,超声波液位计是非接触式液位计中发展最快的一种。超声波在同一种介质中传播速度相对恒定,遇到被测物体表面时会产生反射,基于此原理研制出

基于51单片机的时钟温度超声波12864液晶综合课程设计

摘要 单片微型计算机简称单片机,自20世纪70年代问世以来,以其极高的性能价格比,受到人们的重视和关注。现在市场上的单片机有4、8、16、32位等几千种型号的单片机。51单片机因其具有小巧灵活、成本低、易于产品化且能方便地组装成各种智能式控制设备以及各种智能仪表,面向控制,能针对性地解决从简单到复杂的各类控制任务、抗干扰能力强、适应温度范围宽、在各种恶劣条件下都能可靠地工作,等优点。使其广泛应用于各种仪器仪表、机电一体化、实时工业控制、家用电器等领域。单片机用于各种仪器仪表,一方面提高了仪器仪表的使用功能和精度,使仪器仪表智能化,同时还简化了仪器仪表的硬件结构,从而可以方便地完成仪器仪表产品的升级换代。如各种智能电气测量仪表、智能传感器等。机电一体化产品是集机械技术、微电子技术、自动化技术和计算机技术于一体,具有智能化特征的各种机电产品。单片机在机电一体化产品的开发中可以发挥巨大的作用。典型产品如机器人、数控机床、自动包装机、点钞机、医疗设备、打印机、传真机、复印机等。单片机还可以用于各种物理量的采集与控制。电流、电压、温度、液位、流量等物理参数的采集和控制均可以利用单片机方便地实现。在这类系统中,利用单片机作为系统控制器,可以根据被控对象的不同特征采用不同的智能算法,实现期望的控制指标,从而提高生产效率和产品质量。典型应用如电机转速控制、温度控制、自动生产线等。家用电器是单片机的又一重要应用领域,前景十分广阔。如空调器、电冰箱、洗衣机、电饭煲、高档洗浴设备、高档玩具等。

目录 一、项目设计方案 (4) 1.项目实现目标 (4) 2.项目特色 (5) 二、硬件部分设计 (5) 1.温度传感器介绍DS18B20 (5) 2.时钟芯片介绍DS1302 (6) 3.超声波模块HC-SR04 (7) 4.液晶显示模块12864 (9) 5.4*4矩阵键盘 (10) 6.无源蜂鸣器 (10) 三、软件部分设计 (11) 1.工程的建立 (11) 2.主程序 (11) 3.账户登录部分设计 (15) 4.时钟部设计 (16) 5.温度传感器设计 (17) 6.超声波测距设计 (18) 7.液晶显示图片设计 (19) 四、单片机实训小结 (20) 五、参考文献………………………………………………………………………

超声波测距电路图

超声波测距电路图 超声波测距电路原理和制作 由于超声波指向性强,能量消耗缓慢,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,如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制,并且在测量精度方面能达到工业实用的要求,因此在移动机器人的研制上也得到了广泛的应用。为了使移动机器人能自动避障行走,就必须装备测距系统,以使其及时获取距障碍物的距离信息(距离和方向)。本文所介绍的三方向(前、左、右)超声波测距系统,就是为机器人了解其前方、左侧和右侧的环境而提供一个运动距离信息。 二、超声波测距原理 1、超声波发生器 为了研究和利用超声波,人们已经设计和制成了许多超声波发生器。总体上讲,超声波发生器可以分为两大类:一类是用电气方式产生超声波,一类是用机械方式产生超声波。电气方式包括压电型、磁致伸缩型和电动型等;机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。它们所产生的超声波的频率、功率和声波特性各不相同,因而用途也各不相同。目前较为常用的是压电式超声波发生器。

2、压电式超声波发生器原理 压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振 来工作的。超声波发生器内部结构如图1所示,它有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号,其频率等于压电晶片的固有振荡频率时,压电晶片将会发生共振,并带动共振板振动,便产生超声波。反之,如果两电极间未外加电压,当共振板接收到超声波时,将压迫压电晶片作振动,将机械能转换为电信号,这时它就成为超声波接收器了。 3、超声波测距原理 超声波发射器向某一方向发射超声波,在发射时刻的同时开始计时,超声波在空气中传播,途中碰到障碍物就立即返回来,超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s,根据计时器记录的时间t,就可以计算出发射点距障碍物的距离(s),即:s=340t/2 图1 超声波传感器结构 这就是所谓的时间差测距法。 < 三、超声波测距系统的电路设计 图2 超声波测距电路原理图

高精度超声波测距系统设计

高精度超声波测距系统设计 引言 利用超声波测量距离的原理可简单描述为:超声波定期发送超声波,遭遇障碍物时发生反射,发射波经由接收器接收并转化为电信号,这样测距技术只要测出发送和接收的时间差,然后按照下式计算,即可求出距离: 由于超声波指向性强,能量消耗缓慢,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,如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制,并且在测量精度方面能达到工业实用的要求,因此,广泛应用于倒车提醒、建筑工地、工业现场等的距离测量。目前的测距量程上能达到百米数量级,测量的精度往往能达到厘米数量级。本文在分析现有超声波测距技术基础之上,给出了一种改进方案,测量精度可达毫米级。 2 系统方案分析与论证 2.1 影响精度的因素分析 根据超声波测距式(1)可知测距的误差主要是由超声波的传播速度误差和测量距离传播的时间误差引起的。 对于时间误差主要由发送计时点和接收计时点准确性确定,为了能够提高计时点选择的准确性,本文提出了对发射信号和加收信号通过校正的方式来实现准确计时。此外,当要求测距误差小于1 mm时,假定超声波速度C=344 m/s(20℃室温),忽略声速的传播误差。则测距误差s△t<0.000 002 907 s,即2.907 ms。根据以上过计算可知,在超声波的传播速度是准确的前提下,测量距离的传播时间差值精度只要在达到微秒级,就能保证测距误差小于1 mm的误差。使用的12 MHz晶体作时钟基准的89C51单片机定时器能方便的计数到1μs的精度,因此系统采用AT89S51的定一时器能保证时间误差在1 mm的测量范围内。

超声波测距电路图

超声波测距电路图超声波测距电路原理和制作 由于超声波指向性强,能量消耗缓慢,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,如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制,并且在测量精度方面能达到工业实用的要求,因此在移动机器人的研制上也得到了广泛的应用。为了使移动机器人能自动避障行走,就必须装备测距系统,以使其及时获取距障碍物的距离信息(距离和方向)。本文所介绍的三方向(前、左、右)超声波测距系统,就是为机器人了解其前方、左侧和右侧的环境而提供一个运动距离信息。 二、超声波测距原理 1、超声波发生器 为了研究和利用超声波,人们已经设计和制成了许多超声波发生器。总体上讲,超声波发生器可以分为两大类:一类是用电气方式产生超声波,一类是用机械方式产生超声波。电气方式包括压电型、磁致伸缩型和电动型等;机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。它们所产生的超声波的频率、功率和声波特性各不相同,因而用途也各不相同。目前较为常用的是压电式超声波发生器。 2、压电式超声波发生器原理

压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。超声波发生器内部结构如图1所示,它有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号,其频率等于压电晶片的固有振荡频率时,压电晶片将会发生共振,并带动共振板振动,便产生超声波。反之,如果两电极间未外加电压,当共振板接收到超声波时,将压迫压电晶片作振动,将机械能转换为电信号,这时它就成为超声波接收器了。 3、超声波测距原理 超声波发射器向某一方向发射超声波,在发射时刻的同时开始计时,超声波在空气中传播,途中碰到障碍物就立即返回来,超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s,根据计时器记录的时间t,就可以计算出发射点距障碍物的距离(s),即:s=340t/2 图1 超声波传感器结构 这就是所谓的时间差测距法。< 三、超声波测距系统的电路设计 图2 超声波测距电路原理图 本系统的特点是利用单片机控制超声波的发射和对超声波自发射至接收往返时间的计时,单片机选用8751,经济易用,且片内有4K的ROM,便于编程。电路原理图如图2所示。其中只画出前方测距电路的接线图,左侧和右侧测距电路与前方测距电路相同,故省略之。

如何选择适用于接近或距离测量的超声波传感器

如何选择适用于接近或距离测量的超声波传感器 超声波传感器是使用换能器发送和接收超声波脉冲,该超声波脉冲中继有关物体接近度的信息,经反射返回传感器,系统通过测量回波返回传感器的时间,并利用声波在介质中的传播速度计算超声波测量到物体距离的仪器。 因其特性超声波传感器被广泛用于各种非接触场景如接近或距离测量中,然而目前市场上的各种超声波传感器在安装配置、环境密封、电子特征等方面各不相同。特别是在声学上,根据操作频率和辐射模式不同,不难选择最符合特定应用环境和机械要求的传感器,也不难评估不同型号产品电子性能。声学对超声波传感器操作和测量产生了深远影响。本文工采网小编通过介绍超声波传感器的特性和影响因素来解答如何选择适用于接近或距离测量的超声波传感器。

影响超声波传感器操作的一些基本声学参数 1、声速随温度和传输介质(通常是空气) 的组成变化而变化,测量的精度和分辨率有何影响? 重点:抓住空气中,声速与温度的关系 在回波测距系统中, 测量了超声脉冲发射与返回接收机之间的运行时间。然后使用传输介质(通常是空气) 中的声速计算到目标的距离。测得的目标距离的精度与计算中使用的声速精度成正比。声波的实际速度是声音传播的介质组成和温度的函数,如图1。 空气中的声速随温度的变化由关系[5]:

c(T):空气中声速与温度函数,单位:英寸/秒;T:大气温度,单位:℃。不同气体介质中的声速与空气组成的关系,同时受化学成分和温度的影响。下表是10°C 的各种气体的声速。 2、声波波长随声速和频率而变化,分辨率、精度、最小目标尺寸以及最小和最大目标距离的影响规律。 重点:声波波长与声速和频率的关系 声波波长随声速和频率的变化而变化,λ= c/f。λ:波长;c:声速;f:频率

基于单片机LCD显示的超声波测距系统

基于单片机LCD显示的超声波测距系统 摘要:超声波具有指向性强,能量消耗缓慢,传播距离较远等优点,所以,在利用传感器技术和自动控制技术相结合的测距方案中,超声波测距是目前应用最普遍的一种,它广泛应用于防盗、倒车雷达、水位测量、建筑施工工地以及一些工业现场。 本课题详细介绍了超声波传感器的原理和特性,以及主要单片机的性能和特点,并在分析了超声波测距的原理的基础上,指出了设计测距系统的思路和所需考虑的问题,给出了以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和软件设计方法。该系统电路设计合理、工作稳定、性能良好、检测速度快、计算简单、易于做到实时控制,并且在测量精度方面能达到工业实用的要求。 关键词:超声波测距单片机

Ultrasonic ranging system based on single-chip LCD display Abstract:There are some advantages of ultrasonic. They are the strong directivity, the slow energy consumption, the long propagation length and so on. So in the use of Location scheme, which is combined with the sensor technology and automatic control technology. The ultrasonic ranging is the most commonly used than other Location schemes. What’s more, the ultrason ic ranging is also widely used in anti-theft, reversing radar, level measurement, building construction site and some industrial fields. This subject detailedly introduces that the principles and characteristics of ultrasonic sensor, the performances and characteristics of the main SCM. Besides, this subject is also based on the analysis of the principle of ultrasonic distance measurement, points out the ideas of the ranging system, the considering questions, and gives the microcontroller, which as the core of the low cost, the high precision, miniaturization digital display hardware circuit and software design method of ultrasonic range finder. The circuit of this system has reasonable design, stable operation, good performance, fast detection speed, simple calculation. In addition, this system is also easy to achieve real-time control, and meets the practical requirements of industry measurement . Keywords: ultrasonic distance measurement SC

相关文档
最新文档