超声波测距word格式原理图
超声波测距精讲.pptx
超声波发射电路模块
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发射模块工作原理
发射电路主要由反向器74LS04和超声波发射换能器T组成， 单片机P1.0端口输出的40 KHz方波信号一路经反向器后送 到超声波换能器的一个电极，另一路经两级反向器后送到 超声波华能器的另一个电极。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强度。输 出端采用两个反向器并联，用以提高驱动能力。上拉电阻 R10,R11一方面可以提高反向器74LS04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，缩短 其自由振荡的时间。
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超声波发生子程序和接收中断程序
用单片机编程产生40kHz 方波，可用延时程序和循环语句实现。先定 义一个延时函数delays()，然后可用for 语句循环，并且循环一次同 时改变方波输出口的电平高低，从而产生方波。部分程序如下： void delays() {} //延时函数 void main() {for(a=0；a<200；a++) //产生100 个40KHz 的方波 {P36=!P36； //每循环一次，输出引脚取反 delays() ； } }
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超声波信号的检测与处理
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单片机系统及显示电路模块
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显示模块工作原理
单片机采用AT89C51，采用12MHz高精度的晶振， 以获得较稳定时钟频率，减小测量误差。单片机 用P1.0端口输出超声波换能器所需的40kHz的方波 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。显示电路采用简单实用的4位共阳LED 数码管，段码用74LS244驱动，位码用PNP三极管 8550驱动。
完整word版超声波测距试验报告
超声波测距系统实物设计报告设计要求一. 更新,,动态显示测量结果,数字显示清晰,无数字叠加1. 测量距离不小于0.3米秒左右。
时间约为0.5 显示精度0.01米。
2.测量精度优于0.1米, ”报警。
蜂鸣器发出”嘀嘀距离小于3.0.3米时, ,指示灯显示超量程。
测量距离超过1.0米时4.系统设计思路二. 原理框图 1.射发超声波器2.系统组成模块（一）40KHZ方波产生电路1、分析：利用555定时器组成的多谐振荡器作为时钟信号的产生电路，通过理论计算加上微调电阻和电容的值，得到所需频率的矩形波，当R2远大于R1时，矩形波的占空比接近50%，可近似为方波。
2、单元电路如下图；3、参数计算：、仿真结果：4．（二）2Hz时钟信号发生电路：1、分析：利用555定时器组成的多谐振荡器作为时钟信号的产生电路，通过理论计算加上调整电阻和电容的值，得到所需频率的矩形波。
其中占空比在70%以上。
2、单元电路如下所示：参数计算：R1=710K欧，R2=375欧，C1=1微F17kHz时钟信号发生电路：（三）通过定时器组成的多谐振荡器作为时钟信号的产生电路，利用分析：5551、理论计算加上调整电阻和电容的值，得到所需频率的矩形波。
、单元电路如下所示：2、参数计算：3 C5=47nfR2=395R1=1K欧，欧，；4、仿真5、功能：数字显示的测量结果要求动态更新时间约0.5秒左右，所以要求一个频率约2Hz的时钟信号来控制刷新数据，保证结果显示稳定不闪烁。
三，调试说明首先要在示波器上稳定的出现5个波形，40khz的方波，17khz的方波，加上接收头之后的波形，经过347放大之后的正弦波，2hz经过非门整形之后的波形；其中值得注意的就是40khz的占空比一定要精确的得到50%，这个和你测试的准确度和高度直接相关，我们在提高高度的过程中其中一个步骤就是回过头来再去调整40khz的准确度。
17khz的一定是占空比小于40%，这个最直接的影响是测试精度，我们尝试在17khz之后不接非门就是占空比大于50%，测试结果是不准确的。
10米超声波测距
超声波测距仪的制作（常规器件）这里介绍一款国外的不使用单片机的超声波测距仪。
本超声波测距仪通过测量超声波发射到反射回来的时间差来测量与被测物体的距离。
可以测量0.35-10m的距离。
实物图如下：原理图如下：一、电路原理1 超声波发射电路由两块555集成电路组成。
IC1（555）组成超声波脉冲信号发生器，工作周期计算公式如下，实际电路中由于元器件等误差，会有一些差别。
条件: RA =9.1MΩ、 RB=150KΩ、 C=0.01μFTL = 0.69 x RB x C= 0.69 x 150 x 103 x 0.01 x 10-6 = 1 msecTH = 0.69 x (RA + RB) x C= 0.69 x 9250 x 103 x 0.01 x 10-6 = 64 msecIC2组成超声波载波信号发生器。
由IC1输出的脉冲信号控制，输出1ms频率40kHz，占空比50％的脉冲，停止64ms。
计算公式如下：条件: RA =1.5KΩ、 RB=15KΩ、 C=1000pFTL = 0.69 x RB x C= 0.69 x 15 x 103 x 1000 x 10-12 = 10μsecTH = 0.69 x (RA + RB) x C= 0.69 x 16.5 x 103 x 1000 x 10-12 = 11μsecf = 1/(TL + TH)= 1/((10.35 + 11.39) x 10-6) = 46.0 KHzIC3（CD4069）组成超声波发射头驱动电路。
2 超声波接收电路超声波接收头和IC4组成超声波信号的检测和放大。
反射回来的超声波信号经IC4的2级放大1000倍（60dB），第1级放大100倍（40dB），第2级放大10倍（20dB）。
由于一般的运算放大器需要正、负对称电源，而该装置电源用的是单电源（9V）供电，为保证其可靠工作，这里用R10和R11进行分压，这时在IC4的同相端有4.5V的中点电压，这样可以保证放大的交流信号的质量，不至于产生信号失真。
超声波测距51422
目录第一章前言 (1)1.1 超声检测发展综述 (1)1.2 超声传感器介绍 (2)1.2.1 超声传感器的原理及结构 (2)1.2.2 超声传感器的特性 (4)1.3 超声检测概述 (5)1.3.1 超声探伤 (6)1.3.2 超声测距的原理及实现 (7)第二章超声测距系统的总体构想 (10)2.1 超声检测概述 (10)2.2 系统主要参数考虑 (12)2.2.1 传感器的指向角θ (12)2.2.2 测距仪的工作频率 (12)2.2.3 声速 (12)2.2.4 发射脉冲宽度 (13)2.2.5 测量盲区 (13)2.3 超声测距系统的总体构成 (14)第三章超声测距系统的总体方案 (16)3.1 发射电路的方案设计 (16)3.1.1 发射声波 (16)3.1.2 发射波形的数学模型 (16)3.1.3 发射电压 (16)3.2 接收放大器的方案设计 (17)3.3 检测单元的方案设计 (21)3.4 显示单元的方案设计 (23)3.5 语音提示的方案设计 (23)第四章硬件及软件实现 (26)I4.1 单片机M68HC08 (26)4.2 系统硬件结构 (27)4.2.1 发射电路 (27)4.2.2 接收前置及带通放大电路 (28)4.2.3 程控放大电路 (31)4.2.4 检波及峰值采样 (33)4.2.5 第一门限比较(滑动门限) (33)4.2.6 第二门限比较（脉宽比较） (34)4.2.7 LED 显示电路 (35)4.3 系统软件结构 (36)4.3.1 主程序结构 (37)4.3.2 中断程序 (38)4.3.3 显示输出 (38)第五章实验结果分析及改进 (40)5.1 实验结果分析 (40)5.2 误差分析 (41)结束语 (43)I第一章前言高速度，高效率是现代工业的标志，而这是建立在高质量的基础上的。
设计和工艺人员理应了解：非均一的组织结构，随机出现的微观，宏观缺陷，常常可以有时甚至是只能依靠无损检测技术的运用方可予以发展，评价。
超声波测距原理
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。
超声波测距论文(含原理图、程序)
1 绪论之阿布丰王创作以后社会经济的不竭发展和工业科学技术的不竭提高,汽车已逐渐进入很多苍生家.汽车使用数量的不竭增加,从而由此招致的倒车交通平安问题也非常严重,路途交通压力增加,交通平安问题也是面临严峻挑战.在面临如此严峻的交通平安问题,许多涉及平安问题的汽车辅助系统也纷纷现世.而本设计就是利用单片机知识、传感器知识等,进行的汽车防撞装置的设计,在汽车倒车时,这种装置可以在驾驶员对车尾与障碍物体的距离远近无法目测和判断时进行报警.1.1 课题布景及意义我国社会经济的不竭发展,人们对汽车这种交通工具的依赖性也越来越年夜,招致了车辆的日益增加在给城市交通不竭施加压力的同时,也引发了非常多行车的平安问题.一些由驾驶员反应不够迅速而招致的汽碰擦,还有很多时候是由于驾驶员对离障碍物的距离判断禁绝确而造成的,如果驾驶员能提前知道障碍物的存在而且知道障碍物的距离,那么驾驶员就能及时地采用办法,从而能防止事故的发生.因此,许多平安系统也应运而生,诸如为了防止交通事故发生的主动平安系统和在发生事故时的防护平安的主动平安系统,而主动平安系统对汽车交通事故的发生能起到防止的作用,所以,主动平安系统的研究更为重要.随着汽车数量的增加,停车场的数量也急剧增加,停车车辆密集,停车人多,所以汽车碰撞亦逐渐增多.而本设计的汽车防撞装置就是主动平安系统,通过对汽车与障碍物之间距离的提示报警防止汽车与障碍物之间的擦碰.本设计要求设计的汽车防撞装置能减少驾驶员的驾驶压力和判断毛病,使驾驶员停车倒车更加平安方便,本设计将对提高交通平安起到重要作用.本设计基于单片机实现汽车防撞,将超声波测距和传感器联系在一起,利用单片机的实时控制和数据处置功能丈量并显示汽车与障碍物之间的距离,并在分歧距离利用蜂鸣器分歧频率发出分歧声音及时报警.这样驾驶员就能通过测距的显示甚至分歧的声音来直接判断汽车玉障碍物之间的距离.本设计的设计简易,虽然精度不高,还不能丈量过远的距离,但规模小,外围电路简单,调试也方便,本钱也不高,器件更换容易,灵活性高,而且能完全满足驾驶员停车时的需要,可以完全解除驾驶员在倒车过程中的顾虑和困扰,提高停车的平安.汽车防撞装置这种汽车平安辅助装置能年夜年夜减少汽车驾驶员在倒车的时候顾虑和对距离判断的失误,从而能够防止倒车的平安问题的发生,故此装置对提高交通平安将起到重要的作用.所以,本课题所要求设计的基于单片机的汽车防撞装置将具有极年夜的现实意义和市场.1.2 国内外研究现状本汽车防撞装置包括有单片机控制电路、超声波测距传感器、蜂鸣器报警电路及数码管显示部件等,装置将各部件有机地结合起来,实现超声波测距及蜂鸣器报警提示的功能.倒车雷达系统的开始是以蜂鸣器报警为标识表记标帜的.汽车离障碍物距离越近,蜂鸣器报警声越急,蜂鸣器报警虽然使驾驶员知道有障碍物的存在,但却不能确定汽车车尾离障碍物有多远,所以,蜂鸣器报警对驾驶员帮手不是很年夜；之后一个质的飞跃就是液晶屏显示的呈现,特别是液晶显示开始呈现静态显示系统,驾驶员就是只要发动车辆,而且不用挂倒挡,液晶显示器上就会呈现汽车图案以及汽车与周围的障碍物的距离,液晶显示是静态显示,液晶显示器的外表美观,显示的色彩也很清晰,而且可以直接粘贴在仪表盘上,装置也很方便[1].不外由于液晶显示的灵敏度比力高,而且它的抗干扰能力也不是很强,所以误报的情况也较多.现在市面上的魔幻镜倒车雷达应该算是比力先进的倒车雷达了,它结合了前几代产物的优点,并采纳了最新仿生超声雷达技术,并用高速电脑控制,可全天准确地进行探测2m以内的障碍物,并以分歧的声音提示和直观的距离显示来提醒驾驶员；魔幻镜倒车雷达把后视镜、倒车雷达、免提德律风、温度显示和车内空气温度显示等多项功能整合在一起[1],并设计了语音功能,因为其外形就是一块倒车镜,所以可以不占用车内空间,可以直接装置在车内倒视镜的位置,而且它样式种类繁多,可以依照个人需求和车内装饰选配,固然它的价格也是比力贵的[1].最新的一代倒车雷达是整合影音系统,除具备前几代倒车雷达的功能外还兼有影音系统[1].随着科学技术水平的迅速发展,相关电子技术也是飞跃前进,固然,汽车电子财富也获得飞速发展,电子财富的飞速发展使得车载电子平顺产物有很年夜的发展前景.倒车雷达固然是每辆车必备的电子平顺产物,如今市面上的主流的汽车倒车雷达基本都是以单片机芯片为控制核心的智能测距报警系统.这些的倒车雷达能够连续测距并显示汽车与障碍物之间的距离,而且采纳蜂鸣器的分歧频率的鸣叫声进行报警提示和距离显示提示,从而能够尽量不占用驾驶员的视觉空间[1].另外,汽车电子系统的网络化的发展还要求作为汽车行驶平安辅助系统的倒车雷达要具有通信功能,并能够把数据发送到汽车总线上去[2].就目前市面上的产物来讲,目前的汽车倒车雷达主要是具备数码管或者液晶屏的距离显示而且带有蜂鸣器的语音报警为主的汽车平安系统.这些系统主要采纳的是以单片机为控制核心的智能超声波测距传感器和蜂鸣器报警系统,这种汽车平安辅助系统廉价耐用,而且达到了汽车电子系统网络化的发展需求.1.3 课题研究内容及章节安插本文所介绍的超声波测距报警系统在测距的时候采纳的是两个超声波探头分别进行超声波发射和接收来进行距离的丈量的.本设计的汽车防撞系统能丈量出倒车方向的障碍物与汽车之间的距离, 并通过数码管显示单位模块显示两者之间的距离,然后通过蜂鸣器发出分歧频率的声响, 从而起到提示和报警的作用.本系统利用一片89S51单片机对超声波信号循环不竭地进行收集.系统包括超声波测距单位（超声波集成模块）、89S51单片机控制、蜂鸣器报警模块和数码管显示模块.这个设计的汽车倒车雷达要能够连续测距,数据经过单片机的处置后,用4位数码管显示所丈量获得的距离,并利用分歧频率使蜂鸣器发出分歧的鸣叫声进行语音报警.论文构成主要由以下部份组成：第1章主要介绍了本课题的布景意义和相关技术在国内外的研究现状.第2章介绍的是汽车防装系统的总体方案设计.首先介绍汽车防撞系统的设计要求,然后分别对测距传感器的选择和显示报警系统的方案设计做了介绍,最后提出本系统的总体的设计方案,为硬件系统的设计打下了基础.第3章对硬件系统的设计进行了介绍.首先对超声波传感器的工作原理进行了分析,然后具体讨论了超声波测距模块中的超声波发射电路和超声波接收电路的硬件设计,最后介绍了显示模块电路和蜂鸣器报警电路的设计.第4章主要是对系统的软件设计进行了介绍.在软件设计中采纳分歧模块分歧编程进行设计的,本设计分别对系统的主法式模块、中断子法式模块、超声波测距模块、蜂鸣器报警模块和数码管的显示模块的各个法式进行了设计.第5章是硬件的组装及其性能进行分析.首先对实物进行硬件排版组装和焊接,然后讨论了系统的性能发生的误差.第6章是对本设计的总结和展望.最后一章对全文进行了总结,并指明了系统设计的缺乏之处,最后也对本系统的倒车雷达报警系统的发展前景进行了展望.2 总体方案论证本章从系统方案等一些方面来进行论证.本设计主要是进行距离的丈量和报警,设计中涉及到的内容较多,主要是将单片机控制模块、超声波测距模块、蜂鸣器报警模块、4位数码管显示模块这几个模块结合起来.而本设计的核心是超声波测距模块,其他相关模块都是在测距的基础上拓展起来的,测距模块是利用超声波传感器,之后选择合适单片机芯片,以下就是从相关方面来论述的. 2.1 设计方案论证2.1.1 测距传感器（1）激光测距传感器激光传感器利用激光的方向性强和传光性好的特点,它工作时先由激光传感器瞄准障碍物发射激光脉冲,经障碍物反射后向各个方向散射,部份散射光返回到接受传感器,能接受其微弱的光信号,从而记录并处置光脉冲发射到返回所经历的时间即可测定距离,即用往返时间的一半乘以光速就能获得距离.其优点是丈量的距离远、速度快、丈量精确度高、量程范围年夜,缺点是对人体存在平安问题,而且制作的难度年夜本钱也比力高[3].（2）红外线测距传感器红外线测距传感器利用的就是红外线信号在遇到障碍物其距离的分歧则其反射的强度也分歧,根据这个特点从而对障碍物的距离的远近进行丈量的.其优点是本钱昂贵,使用平安,制作简单,缺点就是丈量精度低,方向性也差,丈量距离近[3].（3）超声波传感器超声波是一种超越人类听觉极限的声波即其振动频率高于20kHz的机械波.超声波传感器在工作的时候就是将电压和超声波之间的互相转换,当超声波传感器发射超声波时,发射超声波的探头将电压转化的超声波发射出去,当接收超声波时,超声波接收探头将超声波转化的电压回送到单片机控制芯片.超声波具有振动频率高、波长短、绕射现象小而且方向性好还能够为反射线定向传布等优点,而且超声波传感器的能量消耗缓慢有利于测距[4].在中、长距离丈量时,超声波传感器的精度和方向性都要年夜年夜优于红外线传感器,但价格也稍贵.从平安性,本钱、方向性等方面综合考虑,超声波传感器更适合设计要求.根据对以上三种传感器性能的比力,虽然能明显看出来激光传感器是比力理想的选择,可是它的价格却比力高,而且平安度不够高.而且汽车在行驶的过程中超声波传感器测距时应具有较强的抗干扰能力和较短的响应时间,因此选用超声波传感器作为此设计方案的传感器探头.2.2 系统方案此方案选择51单片机作为控制核心,所测得的距离数值由4位共阳极数码管显示,与障碍物之间的分歧距离利用蜂鸣器频率的分歧报警声提示,超声波发射信号由51单片机的P0.1口送出到超声波发射电路,将超声波发送出去,超声波接收电路由CX20106A芯片和超声波接收探头组成的电路构成,报警系统由蜂鸣器电路构成.本设计中将收发超声波的探头分离这样不会使收发信号混叠,从而能防止干扰,可以很好的提高系统的可靠性.本设计的汽车防撞装置的系统框图如图2.1所示.图2.1 汽车防撞装置的系统框图本设计由Keil编程软件对51单片机进行编程,51单片机在执行法式后由P0.1端口发生40kHz的脉冲信号通过74LS04电路进行放年夜并送到到超声波发射探头,发生超声波.在超声波发射电路启动的同时单片机启动中断按时器,利用其计数的功能记录超声波发射超声波到接收到超声波回波的时间.当接收回射的超声波时,接收电路的输出端发生负跳变输出到单片机发生中断申请,执行外部中断子法式计算距离.结合各方面的因素考虑,依据设计的要求,查阅相关数据资料,选择了超声波测距传感器TR40-16Q（其中T暗示超声波发射探头,R暗示超声波接收探头）,综合考虑设计的要求出于简便角度,选用了HC-SR04超声波集成模块.此超声波模块的最年夜探测距离为 5 m,精度可以达到0.3cm,盲区为2cm,而且发射扩散角不年夜于15°,更有利于测距的准确性.而且,此模块的工作频率范围为39 kHz～41 kHz左右,完全能在40 kHz工作频率工作.由于超声波的发射和接收是分开发送和接收的,所以发射探头和接收探头必需在同一条水平行直线上,这样才华准确地接收反射的回波.而由于丈量的距离分歧和发射扩散角所引起的误差以及超声波信号在空气中传布的过程中的超声波衰减问题,发射探头和接收探头距离不成以太远,而且还要防止发射探头对接收探头在接收信号时发生的干扰,所以二者又不能靠得太近.根据对相关资料查阅,将两探头之间的距离定在5cm～8cm最为合适.本设计所用的HC-SR04模块的超声波探头之间的距离年夜约在6 cm左右.3 硬件电路设计本设计的汽车防撞装置由51单片机、超声波发射探头、超声波接收探头、4位共阳极数码管、蜂鸣器组成.汽车防撞系统的测距是利用超声波测距的原理,在单片机内部法式的控制下,由超声波发射探头发射超声波,在超声波遇到障碍物时反射到超声波接收探头,由此回应到单片机,由单片机进行中断处置和数据的处置,计算出距离,由数码管显示距离,并由蜂鸣器报警提示.本设计的硬件电路分为五部份：单片机最小系统、超声波发射和接收电路、蜂鸣器报警电路和数码管显示电路.3.1 单片机系统设计3.1.1 单片机的选择一般在系统的设计傍边,能否完成设计任务最重要的就在于系统的核心器件是否选择合适,而单片机更是是系统控制的核心,所以对单片机的选择更是异常重要.如果选择了一个合适的单片机不单可以最年夜地简化系统的把持,而且其功能可能是最好的,可靠性也比力高,对整个系统来说更方便.目前,市面上的单片机的种类繁多,而且他们在功能方面也是各自有各自的特点.在一般的情况下来讲,在选择单片机时要需要考虑的几个方面有[5]：（1）单片机最基赋性能参数指标.例如：执行一条指令的速度、法式存储器的容量,I/O口的引脚数量等.（2）单片机的某些增强的功能.（3）单片机的存储介质.例如：对法式存储器来说,最好选用的是Flash的存储器.（4）单片机的封装形式.封装的形式多种多样,例如：双列直插封装、PLCC封装及概况贴附等.（5）单片机对工作的温度范围的要求.例如：在进行设计户外的产物时,就必需要选用工业级的芯片,以达到温度范围的要求.（6）单片机的功耗.例如,如果信号线取电只能提供几mA的电流,所以为了能满足低功耗的要求这个时候选用STC的单片机是最合适的.（7）单片机在市面上的销售渠道是否疏通、其价格是否廉价.（8）单片机技术的支持网站如何,卖家提供的芯片资料是否足够完善,是否包括了用户手册,设计方案举例,相关范例法式等.（9）单片机的保密性是否很好,单片机的抗干扰的性能如何等.51系列单片机它在指令系统、硬件结构和片内资源等方面与标准的52系列的单片机可以完全的兼容.51系列的单片机执行速率快(最高时钟频率为90MHz),功耗低,在系统、在应用可编程,不占用用户的资源[5].根据本系统设计的实际要求,选择AT89S51单片机做为本设计的单片机使用,它是由ATMEL公司生产的高性能、低功耗的CMOS 8位单片机.89S51单片机具有以下几个性能特点：4 k字节的闪存片内法式存储器,128字节的数据存储器,32个外部输入和输出口,2个全双工串行通信口,看门狗电路,5个中断源,2个16位可编程按时计数器,片内震荡和时钟电路且全静态工作并由低功耗的闲置和失落电模式[5].单片机的引脚功能图如图3.1所示.图3.151单片机的引脚功能图3.1.2 单片机引脚功能（1）电源引脚Vcc（40脚）：正电源的引脚,工作电压是5V.GND（20脚）：接地端.（2）时钟电路的引脚XTAL1和XTAL2为了发生时钟信号,在89S51单片机的芯片内部已经设置了一个反相放年夜器,其中XTAL1端口就是片内反相放年夜器的输入端,XTAL2端则是片内振荡器反相放年夜器的输出端 [5].单片机使用的工作方式是自激振荡的方式,XTAL1和XTAL2外接的是12MHz 的石英晶振,使内部振荡器依照石英晶振的频率频率进行振荡,从而就可以发生时钟信号.时钟信号电路如图3.2所示.图3.2 时钟信号电路（3）复位RST（9脚）当振荡器运行时,只要有有两个机器周期即24个振荡周期以上的高电平在这个引脚呈现时,那么就将会使单片机复位,如果将这个引脚坚持高电平,那么51单片机芯片就会循环不竭地进行复位[5].复位后的P0口至P3口均置于高电平,这时法式计数器和特殊功能寄存器将全部清零[5].本课题设计的单片机复位电路如图3.3所示.图3.3 单片机复位电路图（4）输入输出口（I/O口）引脚P0口是一个三态的双向口,既可以作为数据和地址的分时复用口,又可以作为通用输入输出口[5].P0口在有外部扩展存储器时将会被作为地址/数据总线口,此时P0口就是一个真正的双向口；而在没有外部扩展存储器时,P0口也可以作为通用的I/O接口使用,但此时只是一个准双向口；另外,P0口的输出级具有驱动8个LSTTL负载的能力即输出电流不小于800uA[5].P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口,而P1口只有通用I/O接口一种功能,而且P1口能驱动4个LSTTL负载；在使用时通常不需要外接上拉电阻就能够直接驱动发光二极管；在端口置1时,其内部上拉电阻将端口拉到高电平,作输入端口用[5].对输出功能,在单片机工作的时候,可以通过用法式指令控制单片机引脚输出高电平或低电平[5].例如：指令CLR是清零的意思,CLR P1.0的意思就是让单片机的P1.0端口输出低电平；而指令SETB是置1的意思,SETB P1.0的意思就是让单片机P1.0端口输出高电平[5].P2口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口,而且P2口具有驱动4个LSTTL负载的能力[5].P2端口置1时,内部上拉电阻将端口的电位拉到高电平,作为输入口使用；在对内部的Flash法式存储器编程时,P2口接收高8位地址和控制信息,而在访问外部法式和16位外部数据存储器时,P2口就送出高8位地址[5].在访问8位地址的外部数据存储器时,P2引脚上的内容在此期间不会改变[5].P3口也是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口,P3口能驱动4个LSTTL负载,这8个引脚还用于专门的第二功能[5].P3口作为通用I/O口接口时,第二功能输出线为高电平.P3口置1时,内部上拉电阻将端口电位拉到高电平,作输入口使用；在对内部Flash法式存储器编程时,此端接控制信息[5].P3口的第二功能,如表3.1所示[5].表3.1 P3口第二功能表（5）其它控制或复用引脚（a）ALE/PROG（30脚）：地址锁存有效信号输出端.在访问片外存储器时,ALE（地址锁存允许）以每机器周期两次进行信号输出,其下降沿用于控制锁存P0口输出的低8位地址；在不访问片外存储器的时候,ALE端仍以不变的频率输出脉冲信号(此频率是振荡器频率的1/6),而在访问片外数据存储器时,ALE脉冲会跳空一个,此时是不成以做为时钟输出[5].对片内含有EPROM的机型在编程时,这个引脚用于输入编程脉冲/PROG的输入端[5].（b）/PSEN（29脚）：片外法式存储器读选通信号输出端,低电平时有效.当89S51从外部法式存储器取指令或常数时,每个机器周期内输出2个脉冲即两次有效,以通过数据总线P0口读回指令或常数.但在访问片外数据存储器时,/PSEN将不会有脉冲输出[5].（c）/EA/Vpp（31脚）：/EA为片外法式存储器访选用端.当该引脚访问片外法式存储器时,应该输入的是低电平,要使89S51只访问片外法式存储器,这时该引脚必需坚持低电平；而在对Flash存储器编程时,用于施加Vpp编程电压[5].3.1.3单片机最小系统单片机最小系统是其他拓展系统的最基本的基础,单片机最小系统是指一个真正可用的单片机最小配置系统即单片机能工作的系统.对80S51单片机,由于片内已经自带有了法式存储器,所以只要单片机外接时钟电路和复位电路就可以组成了单片机的最小系统了.单片机的最小系统如图3.4所示.图3.4 单片机最小系统原理图3.2 超声波发射和接收电路设计超声波是一种振动频率超越20 kHz的机械波,它可以沿直线方向传布,而且传布的方向性好,传布的距离也较远,在介质中传布时遇到障碍物在入射到它的反射面上就会发生反射波[6].由于超声波的以上几个特点,所以超声波被广泛地应用于物体距离的丈量、厚度等方面[6].而且,超声波的丈量是一种比力理想的的非接触式的测距方法[6].当进行距离的丈量时,由装置在同一水平线上的超声波发射器和接收器完成超声波的发射与接收,而且同时启动按时器进行计数[7].首先由超声波发射探头向倒车的方向发射超声波并同时启动按时器计时,超声波在空气中传布的途中一旦遇到障碍物后就会被反射回来,当接收探头收到反射波后就会给负脉冲到单片机使其立刻停止计时[6.7].这样,按时器就能够准确的记录下了超声波发射点至障碍物之间往返传布所用的时间t（s）[7].由于在常温下超声波在空气中的传布速度年夜约为340m/s[7],所以障碍物到发射探头之间的距离为：S=340×t/2=170×t因为单片机内部按时器的计时实际上就是对机器周期T的计数,而本设计中时钟频率fosc取12MHz,设计数值N,则：T＝12/f osc=1μst=N×T＝N×0.000001（s）S＝170×N×T＝170×N/1000000（m）在法式中按式S＝170×N×T＝170×N/1000000计算距离.3.2.1 超声波发射电路设计超声波发射电路是由超声波探头和超声波放年夜器组成.超声波探头将电信号转换为机械波发射出去,而单片机所发生的40 kHz的方波脉冲需要进行放年夜才华将超声波探头驱动将超声波发射出去,所以发射驱动实际上就是一个信号的放年夜电路,本设计选用74LS04芯片进行信号放年夜,超声波发射电路如图3.5所示.图3.5 超声波发射电路。
超声波测距
超声波测距超声测距该电子产品－超声测距仪是在按键的步进控制下实现在30cm～120cm的距离探测，并具有数码管实时显示探测距离值功能，设定距离值报警功能，手动调整报警范围等功能。
1.硬件电路原理设计该超声测距仪其硬件电路框图如图1所示（虚线框图电路不在机器内部PCB 电路板上）。
整个电路可分为电路板供电电路，超声波发射接收电路，控制、显示及报警电路三个大的部分。
交流220V的市电经经变压、整流滤波、稳压的处理后输出±12V和+5V的恒定直流电压供应整个电路各个部分电源使用。
脉冲产生电路产生的40KHz的脉冲信号经驱动电路驱动功率后进如超声波发射器，让其发出超声波。
超声波接收器接受到发射器发出的超声波信号后经信号方大、处理比较后进入单片机微控制器，单片机将进行计算分析后在数码管显示模块显示出当前测量距离值。
并与从按键处设定的报警上下限值进行比较，当超出其所设定值时，报警电路将启动，红色警报灯点亮。
图1 硬件电路框图下面将分别按照上面陈述的电路分三个部分进行分析，图2是其电路原理图图2 硬件电路原理图1.1 电路板供电电路设计电路板供电电路如图2所示，220V的市电经变压器变压后输出两路交流15V 电压，此电压经整流、滤波处理后输出±15V直流电压，分别经三端集成稳压芯片U1（7812）,U2（7912），输出恒定的+12V电压和-12V电压，这两路电压提供运放芯片所需电源及PCB板电路部分需要电压。
+12V电压经U3(7805)后输出恒定+5V电压，供应单片机、555芯片等芯片所需电源。
图2 电路板供电电路原理图1.2超声波发射接收模块设计超声波发射接收模块电路如图4所示，单片机PD7端口控制脉冲产生电路的启动与否，脉冲产生电路由555芯片接成多谐振荡器，选取合适的元器件参数，U4(555芯片)第三脚将输出40KHz的矩形波脉冲信号，此信号经反相器U5(CD4049)接成的驱动电路后进入超声波发射器，由电压信号转换为机械信号，发射出超声波。
[转载]超声波测距原理图及程序
[转载]超声波测距原理图及程序原文地址：超声波测距原理图及程序作者：电子制作本超声波测距电路的单片机是AT89C51单片机，由四位数码管显示测量的距离，接收电路由CAX20106A组成，发射电路是74HC06组成。
#include<reg51.h>#include<math.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charlong int time;bit CLflag;char cshu;#define T12us (256-12)sbit VOLCK=P1^0;//接收从P3^2口输入，采用外部中断方式sbit S1=P2^1;sbit S2=P2^3;sbit S3=P2^5;sbit S4=P2^7;sbit alam=P3^7; //报警unsigned char number[5];unsigned char temp_number[5];unsigned char fr_alam; //报警频率控制计数unsigned char icont; //距离计数char code table[]={0x5F,0x44,0x9D,0xD5,0xC6,0xD3,0xDB,0x45,0xDF,0xD7}; //数字0-9的编码//{0x03,0x9f,0x25,0x0d,0x99,0x49,0x41,0x1f,0x01,0x09};void delay( int j){int i;for(i=0;i<j;i++);}void display(void){P0=~table[number[4]];S1=0;delay(200);S1=1;P0=~(table[number[3]]|0x20);S2=0;delay(200);S2=1;P0=~table[number[2]];S3=0;delay(200);S3=1;P0=~table[number[1]];S4=0;delay(200);S4=1;}void init_CTC(void ){TMOD = 0x21;ET0 = 0;}void init_INT( ){IP=0x01;TCON=0;}void main(){init_CTC( );init_INT( ); CLflag=1; cshu=0;IE=0x80; ET1=1; ET0=1;TR1=0; TR0=0;TL1=T12us; TH1=T12us; while(1){CLflag=0;cshu=0;EX0=0;TH1=T12us;TL1=T12us;TL0 = 0; TH0 = 0; VOLCK=0;TR1=1;while(cshu<20) ;TR1=0;TR0=1;EX0=1;display(); //调用显示// Distance_Frequency(); //调用距离频率转化程序fr_alam++; //程序执行次数加1 用于控制报警频率与距离成正比if(icont>0) //表示距离控制位达到报警时{if(fr_alam>=icont){fr_alam=0;alam=~alam; //蜂鸣器取反一次，即响一声}}else //不报警时{alam=1;}}}//=========距离与频率之间的转化============== void Distance_Frequency(void){//以下语句用于计算距离与报警的频率大小if(number[3]>0) //表示距离大于1米时，不报警icont=0;else //否则{if(number[2]>0) //小于1米时，但分米大于0时，报警频率与分米的数据成正比{switch(number[2]){case 9: icont=9; break;case 8: icont=8; break;case 7: icont=7; break;case 6: icont=6; break;case 5: icont=5; break;case 4: icont=4; break;case 3: icont=3; break;case 2: icont=2; break;case 1: icont=1; break;default: break;}}else //距离只在厘米时，高频率输出报警{if(number[1]>0)icont=1;elseicont=0;}}}void Timetojuli(void){long i;i=(long)time*170;temp_number[4]=i/10000000;i=i-temp_number[4]*10000000;temp_number[3]=i/1000000;i=i-temp_number[3]*1000000;temp_number[2]=i/100000;i=i-temp_number[2]*100000;temp_number[1]=i/10000;i=i-(long)temp_number[1]*10000;temp_number[0]=i/1000;//以下用于控制是否测到距离，如全为0，表明没有测到距离资料来源于网络，由电子小制作_我爱制作_电子DIY制作套件整理。
超声波测距电路图
超声波测距电路图 This manuscript was revised by the office on December 22, 2012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。
超声波测距1
超声波测距仪原理与制作2008年10月13日一、引言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。
超声波测距仪广泛应用于一些工业现场的位置监控、移动机器人的自动避障行走、汽车倒车、建筑施工工地，也可用于液位、井深、管道长度等的实时测量。
测量范围视设计电路和整体结构的不同一般在0.10～10m之间，测量精度约1cm左右（特殊设计可超出此范围）。
测量时仪器与被测物体无直接接触，不仅能够定点和连续测距，而且能够方便地提供遥测或遥控所需的信号。
与目前的激光测距技术相比，超声方法比较简单且价格较低。
特别是超声测距技术可以选用气体、液体或固体来作为传声媒质，因而有较大的适应性。
利用超声波检测距离，设计比较方便，计算处理也较简单，在测量精度方面基本能达到工农业生产等自动化的使用要求。
本项目性能指标：电源：9-12Ｖ显示：四位ＬＥＤ测量距离：0.3-3米(可扩展至12米) 测量精度：土1厘米二、超声波测距原理1、声学基础知识(1) 声波及其分类声波是一种能在气体,液体和固体中传播的机械波.根据振动频率的不同,可分为：a. 次声波:振动频率低于l6Hz的机械波.b. 声波:振动频率在16～2×104Hz之间的机械波,在这个频率范围内能为人耳所闻.c. 超声波:高于2×1O4Hz的机械波.d. 微波:频率在3×1O8～3×1O11Hz之间的机械波.(2) 声压与声强声压介质中有声波传播时的压强与无声波传播时的静压强之差称为声压.随着介质中各点声振动的周期性变化,声压也在作周期性变化,声压的单位是Pa(N/m2)声强声强又称为声波的能流密度,即单位时间内通过垂直于声波传播方向的单位面积的声波能量.声强是一个矢量,它的方向就是能量传播的方向,声强的单位是W/m2(3) 物质的声学特性声速: 声波在介质中的传播速度取决于介质的密度和弹性性质.除水以外,大部分液体中的声速随温度的升高而减小,而水中的声速则随温度的升高而增加.流体中的声速随压力的增加而增加。