基于AT89C51单片机的超声波测距仪的系统设计
基于 STC89C51单片机超声波测距系统的设计

基于 STC89C51单片机超声波测距系统的设计一、设计任务1.1设计前景超声波技术在日常生活中有着广泛的应用, 例如探伤技术、清洗技术、测距技术等等。
超声波测距多应用于汽车倒车雷达、建筑工地以及一些工业现场的位置监控如液位、井深的测量等场合。
国内的超声波测量主要集中在对0~10 m 固体和液体的测量,一般测量精度高,回波稳定。
由于高精度的超声波测距仪所采用的专业集成电路成本较高,以价格比较低廉的 STC89C51 单片机为核心设计一款具有低成本、高精度、具有动态显示等优点的超声波测距系统。
该系统测量距离0127~4100 m,测量精度为1cm。
同时给出了其硬件电路和软件设计方法。
实际使用表明该仪器工作稳定。
1.2超声波测距原理超声波发生器内有一个共振板和两个压电晶片,当它的外加脉冲信号频率等于压电晶片的固有频率时,压电晶片会产生共振,并带动共振板一起振动,这样就产生了超声波。
在电路中,发射端输出的脉冲是一系列方波,其宽度称为发射超声波的时间间隔,被测物距离越大,其脉冲宽度就越大,输出脉冲个数与被测物距离成正比。
T mier寄存器对 P110口的高、低电平分别进行 12 L s的延时, 实现从 P110口输出周期为24 Ls的方波信号。
当单片机控制超声波发生器向某一方向发射超声波波束,在发射时刻的同时,单片机内部定时器开始计时。
在传播过程中,超声波遇障碍物(被测物)后反射回波,超声波接收器接收到第一个反射波后,定时器停止计时。
定时器所计的数据就是超声波所经历的时间,通过公式换算就可以得到传感器与障碍物之间的距离。
由于超声波的声速和温度有关,如果温度变化不是很大,认为声速基本不变。
如果测距精度要求很高,那么可以通过温度补偿的方法来加以校正。
不同温度下超声波在空气中的传播速度随温度变化关系:v = 33114+0161T 其中, T为实际温度; v的单位为 m /s。
表 1 声速与温度的关系测距的公式为: L= v×▽t,其中, L为测量的距离长度; v为超声波在空气中的传播速度; ▽t为发射到接收所用时间的一半,由单片机的定时功能实现对超声波信号的准确计时。
(完整版)基于51单片机的超声波测距系统设计

完满 WORD 格式整理1设计任务本文采纳超声波传感器 ,IAP15 单片机以及 LCD显示模块设计了一种超声波测距显示器,能够实现丈量物体到仪器距离以及显示等功能。
是一种构造简单、性能稳固、使用方便、价钱便宜的超声波距离丈量器,拥有必定的适用价值。
2设计思路超声波测距超声波超声波是指频次在 20kHz 以上的声波,它属于机械波的范围。
最近几年来,跟着电子丈量技术的发展,运用超声波作出精准丈量已成可能。
跟着经济发展,电子丈量技术应用愈来愈宽泛,而超声波丈量精准高,成本低,性能稳固则备受喜爱。
超声波也按照一般机械波在弹性介质中的流传规律,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汲取而发生衰减等。
正是因为拥有这些性质,使得超声波能够用于距离的丈量中。
跟着科技水平的不停提升,超声波测距技术被宽泛应用于人们平时工作和生活之中。
一般的超声波测距仪可用于固定物位或液位的丈量,合用于建筑物内部、液位高度的丈量等。
超声在空气中测距在特别环境下有较宽泛的应用。
利用超声波检测常常比较快速、方便、计算简单、易于实现及时控制,并且在丈量精度方面能达到工业适用的指标要求,所以为了使挪动机器人能够自动闪避阻碍物行走,就一定装备测距系统,以使其及时获得距阻碍物的地点信息(距离和方向)。
所以超声波测距在挪动机器人的研究上获得了宽泛的应用。
同时因为超声波测距系统拥有以上的这些长处,所以在汽车倒车雷达的研制方面也获得了宽泛的应用。
超声波测距原理最常用的超声测距的方法是回声探测法,超声波发射器向某一方向发射超声波,在发射时辰的同时计数器开始计时,超声波在空气中流传,途中遇到阻碍物面阻拦就立刻反射回来,超声波接收器收到反射回的超声波就立刻停止计时。
超声波在空气中的流传速度为340m/s,依据计时器记录的时间 t ,就能够计算出发射点距阻碍物面的距离s,即:s=340t/2 。
因为超声波也是一种声波,其声速 V 与温度有关。
AT89C51超声波测距控制系统

基于AT89C51的超声波测距系统解剖姓名:0七夜听雪0学号:20101281XX班级:10电工基于AT89C51超声波测距系统解剖一.基于AT89C51超声波测距系统原理分析1.简介基于AT89C51单片机的超声波测距系统。
该系统采用脉冲回波方式充分利用单片机的硬件和软件资源,自动实现超声波的发射与接收控制。
系统充分考虑了环境温度对超声波传播速度的影响,通过单片机中计数器所计超声波往返所经历的时间,通过公式换算就可以计算出超声波发射器与被测物之间的距离。
超声波作为一种新型的、非常有用的工具在各方面都有很大的发展空间,其原理是发射器发出的超声波在空气中以速度传播,在接触到被测物体时被反射返回,由接收器接收,其往返时间为t,由s=vt/2 即可算出被测物体的距离。
二.基于AT89C51超声波测距系统框图如图 1 所示。
单片机发出40kHz 的信号经放大后通过超声波发射器输出;超声波接收器将接收到的超声波信号经放大器放大,用锁相环电路进行检波处理后,启动单片机中断程序,测得时间为t,再由软件进行判别、计算,得出距离数并送LED 显示。
三.基于AT89C51超声波测距系统原理图图2基于AT89C51超声波测距系统原理图四.基于AT89C51超声波测距系统硬件模块分析硬件电路主要由单片机系统及显示电路、超声波发射电路和超声波检测接收电路三部分组成。
采用AT89C51 来实现对CX20106A 红外接收芯片和TCT40-10 系列超声波转换模块的控制。
单片机通过P1.0 引脚经反相器来控制超声波的发送,然后单片机不停的检测INT0 引脚,当INT0 引脚的电平由高电平变为低电平时就认为超声波已经返回。
计数器所计的数据就是超声波所经历的时间,通过换算就可以得到传感器与障碍物之间的距离。
4.1 单片机系统及显示电路4.1.1 51系列单片机功能特点图3 51系列单片机封装图51系列单片机引脚及封装如图3所示。
超声波测距PPT课件

控制系统软件流程图
超声波测距系统的软件设计
软件开发环境的简介
keil C51 ❖ Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系
列兼容单片机C语言软件开发系统。Keil C51软件提 供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具, 全Windows界面。另外重要的一点,只要看一下编 译后生成的汇编代码,就能体会到Keil C51生成的 目标代码效率非常之高,多数语句生成的汇编代码 很紧凑,容易理解。在开发大型软件时更能体现高 级语言的优势。
ceil C51的开发界面
STC-ISP V3.1 软件下载界面
结语
❖ 应用本系统3 mm~20 m内的目标做了多次 测量,测量结果为,其最大误差为1.5 mm, 且重复性好。可见基于单片机设计的超声波 测距系统具有硬件结构简单、工作可靠、测 量误差小等特点。因此,它可用于许多对测 量要求精度高,测量范围适当的设备和各种 检测系统中。
❖ 单片机采用89S51或其兼容系列。采用 12MHz高精度的晶振,以获得较稳定的时钟 频率,减小测量误差。单片机用P1.0端口输 出超声波转化器所需的40KHz方波信号,利 用外中断0口检测超声波接受电路输出的返回 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 三极管驱动。
致谢
❖ 感谢大学四年里教过我的老师,不仅让我学 到了许多专业知识,更让我知道有严谨和勤 奋的学习态度,坚忍不拔的精神是多么重要, 最重要的是对人生的态度。
❖ 感谢我的导师对我毕业设计的悉心指导,提 出了很好的建议和提供很多帮助。
❖ 最后,感谢辩组的老师,谢谢!
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
基于AT89C51的超声波测速系统设计

基于AT89C51的超声波测速系统设计
兰羽
【期刊名称】《电子设计工程》
【年(卷),期】2013(21)7
【摘要】目前在超声波测速技术中,通常采用单一的时差法或频差法测速,当被测物体的速度变化范围较大时,单一的测速方法会引入较大的测量误差.系统以单片机AT89C51为核心,将时差法测速和频差法测速集成在同一套系统中,实现了两种方法的同时测量.分析表明该方法的测量误差小,测量精度高,在近距离实时测速方面有一定的理论价值和应用前景.
【总页数】3页(P137-139)
【作者】兰羽
【作者单位】陕西工业职业技术学院电气学院,陕西咸阳712000
【正文语种】中文
【中图分类】TN722
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基于AT89C51单片机的超声波测距系统设计

基于AT89C51单片机的超声波测距系统设计
戴曰章;吴志勇
【期刊名称】《计量与测试技术》
【年(卷),期】2005(032)002
【摘要】本文介绍一种基于AT89C51单片机的超声波测距系统,阐述了超声测距系统的构成、工作原理,给出了硬件电路框图和软件编程的设计方法.该系统具有硬件结构简单、工作可靠、测量误差小等特点.
【总页数】3页(P17-19)
【作者】戴曰章;吴志勇
【作者单位】潍坊学院信息与控制工程系,山东,潍坊,261061;电子科技大学
【正文语种】中文
【中图分类】TP277
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——超声波测距研究 [J], 甘新泉
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基于AT89S51单片机的超声波测距系统
目录摘要 (1)第1章绪论 (2)1.1 课题背景,目的和意义 (2)1.2基于单片机的超声波测距系统 (2)1.3课题主要内容 (3)第2章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 (6)第3章设计方案 (7)3.STC89C52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)3.2.2 超声波发射、接收电路 (9)第4章系统软件设计 (10)4.1 主程序设计 (10)4.4 超声波测距程子序流程图 (12)第5章调试及性能分析 (13)5.1调试步骤 (13)5.2调试结果 (13)参考文献 (14)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STC公司的STC89C52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STC89C52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:超声波单片机测距STC89C52AbstractUltrasonic wave has strong pointing to nature ,slowly energy consumption ,propagating distance farther ,so, in utilizing the scheme of distance finding that sensor technology and automatic control technology combine together ,ultrasonic wave finds range to use the most general one at present ,it applies to guard against theft , move backward the radar , water level measuring , building construction site and some industrial scenes extensively。
毕业设计_基于AT89S51单片机超声波测距系统的设计 精品
毕业设计(论文)正文题目基于AT89S51单片机超声波测距系统的设计专业机械设计制造及其自动化班级姓名学号指导教师职称基于AT89S51单片机超声波测距系统的设计摘要:本文主要研究开发了一种基于单片机微处理器的超声波测距系统。
该系统以空气中超声波的传播速度为确定条件,利用反射超声波测量待测距离。
在介绍超声传感器原理与特性和超声测距系统功能的基础上,提出了系统的总体构成。
介绍了具体的软硬件设计以及相关的实验情况,针对测距系统发射、接收、检测、显示部分的总体设计方案进行了论证,对测距系统的一些主要参数进行了讨论。
关键字:超声波,测距,测量精度THE STUDY AND APPLICATION OFDISTANCE-MEASUREMENT SYSTEM BASED ONULTRASONIC WA VEABSTRACT: This paper primarily investigates a kind of ultrasonic distance measurement device based on microprocessor. This device can measure certain distance with reflected wave on condition that the speed of transmitting wave is fixed. It generally specifies the theoretical foundation of the device, introduces the software and hardware design of the device and correlative experiments. The design of the distance measurement is targeted on high precision and little blind area. Then it proposes the whole structure of the system by introducing the function of ultrasonic distance meter and presenting the theory and characters of ultrasonic sensor. And then the transmission, receiver, detection, display scheme of this distance meter system is brought out. At the same time, a number of main technical parameters are discussed.Key Words: ultrasonic,measuring distance, measurement accuracy目录第一章绪论 (1)1.1.引言 (1)1.2.超声波检测技术的发展 (1)1.3.超声波技术的广泛应用 (2)第二章超声波测距技术综述 (3)2.1.引言 (3)2.2.超声波介绍 (3)2.2.1.超声波的基本性质 (4)2.3.超声波传感器介绍 (4)2.3.1.超声波传感器的原理及结构 (4)2.4.超声检测概述 (7)第三章超声波测距系统的原理与设计 (9)3.1.引言 (9)3.2.超声波测距的原理及实现 (9)3.3.超声波测距系统的总体方案 (10)3.4.超声波测距系统硬件电路设计 (12)3.4.1.超声波发射电路设计 (12)3.4.2.超声波接收电路设计 (19)3.4.3.比较电路 (21)3.4.4.电源电路 (22)3.4.5.显示电路 (23)3.4.6. AT89S52单片机最小系统 (24)3.5.超声波测距系统软件设计 (27)3.5.1.系统软件设计总体框图 (27)3.5.2.软件程序模块化设计 (28)第四章结论及展望 (32)参考文献 (33)致谢 (34)第一章绪论1.1.引言高速度,高效率是现代工业的标志,而这是建立在高质量的基础之上的。
基于AT89C51的超声波定位系统设计
图3主程序流程图
图4 固件 程序流程 图
经 过计 算 后便 可得 到 主体 的位 置 。
10 9 口 用 来 驱 动 L D 码 管 ,P 接 口用 作 位 航空航天大学出版 社, 9 . E数 0
[张毅刚, 2 ] 彭喜源. 片机应用设计 . 单 哈尔滨工业大 根 据 三 角 形 的稳 定 性 , 发生 器 i 发 选 。 和 学 出版社, 0 . 2 3 0 生 器2 的距 离 是 固 定 的 ,那 么 如 果 测 出物 4 3 系 统 软 件 设 计 ( 序 流 程 图如 . 程 【 张海涛. 多超声波传 感器的避 障系统设计Ⅱ. 3 】 基于 】 体 到 发 生 器 i 发 生 器 2 距 离 ,就 可 以 图3 2 和 的 -)
1 引言 . 2 系统 硬件 设 计 .
数 据 采 集 在 现 代 工业 生 产 及 科 学 研
低 、 开 放 性 、运 算 能 力 、 通 讯 能 力 强 、 易于 使用 ,逐渐 成 为 设计 应 用 的主 流 ,
责读 取 数 据 ,并 通过 U B 线 传输 到计 算 失 调 、漂 移和 偏置 电流 。 S总 机 ,嵌 入 式 处 理 器 还 负 责整 个 系 统 的协 信 号 调 理 电路 如 图2 I 为 模 拟 输 ,A N 调工 作 。 入 信 号 ,A 信 号 输 出 。 第 一 级 放 大 倍 数 O 而 目前 在 微机 系统 中 ,外 设 与C U P 的连 接 N = + 2 R , 第 二 级放 大倍 数 N = + 3 I IR / I 2 lR / 存 在 接 口标 准 各 自独 立 、 互 不 兼 容 、 无 2 1模 拟 输 入和 调 理 电路 . 法 共 享 的 问题 , 并 且 安 装 、配 置 亦 很 麻 信 号输 入通 道 为多 通道 输入 ,系统 可 R , 总 的 放 大 倍 数N N ×N ,通 过 R 、 4 =1 2 1 烦 ,而 通 用 串 行 总线 (S ) 优 良特 性 对 以采 用A G 0 高速 多路 模 拟开 关 组成 , 由 UB 的 D 68 R 、 R 和 R 的 不 同取 值 ,可 实现 不 同 倍 2 3 4 此 提 供 了极 佳 的解 决方 案 Ⅲ。 1 片 选 线 和 3 地 址 线 实现 从 8 单端 信 数 放 大或 衰减 。 条 条 路
基于51单片机的超声波测距系统设计
基于51单片机的超声波测距系统设计超声波测距系统在工业自动化、智能机器人等领域有着广泛的应用。
本文将介绍一种基于51单片机的超声波测距系统设计,包括硬件设计和软件设计两个方面。
1.硬件设计硬件设计是超声波测距系统设计的基础,下面是一些主要的硬件设计要点。
(1)传感器模块:选择适合的超声波传感器模块作为测距传感器。
传感器模块一般包括一个超声波发射器和一个超声波接收器。
通过发送超声波脉冲,并测量收到的回波时间来计算距离。
(2)51单片机:选择一款适合的51单片机作为主控芯片。
常用的型号有AT89S51、AT89C52等。
51单片机具有丰富的外设资源,且易于编程。
(3)显示模块:可以选择常见的数码管、液晶显示屏等显示模块来显示测距结果。
(4)电源模块:设计稳定、可靠的电源模块,为系统提供电源供电。
2.软件设计软件设计是实现超声波测距系统的关键,下面是一些主要的软件设计要点。
(1)超声波发射与接收:通过51单片机的IO口驱动超声波传感器模块进行发射与接收。
超声波发射一般只需要发送一个脉冲,而超声波接收则需要采集到回波信号,可以使用定时器或外部中断来实现信号的接收。
(2)测距算法:根据超声波发射和接收的时间间隔,可以通过测距算法来计算出距离。
最常用的测距算法是利用声速的速度和回波时间的一半来计算距离。
(3)数据处理与显示:将测得的距离数据进行处理,并使用显示模块将结果显示出来。
可以选择合适的数码管显示驱动方式或液晶显示屏驱动方式。
(4)系统控制:根据实际需求,可以对系统进行控制,如设置报警阈值,当距离超出阈值时发出报警信号。
3.系统功能与扩展超声波测距系统设计完成后,可以加入一些额外的功能与扩展,以提高系统的实用性和性能。
(1)多点测距:可以设计多个传感器模块,实现多点测距功能,适用于复杂的环境。
(2)数据存储与通信:可以将测得的距离数据存储到外部存储器,如EEPROM或SD卡,并通过串口通信或无线通信方式将数据传输到上位机进行进一步处理。
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河南机电高等专科学校 毕业设计论文 论文题目:基于AT89C51单片机的超声波测距仪的系统设计
系 部 专 业 班 级 学生姓名 学 号 指导教师
2012年5月 1 日河南机电高等专科学校毕业设计/论文 I 摘 要 本设计介绍了基于单片机控制的超声测距仪的原理:由AT89C51控制定时器产生超声波脉冲并计时,计算超声波自发射至接收的往返时间,从而得到实测距离。并且在数据处理中采用了温度补偿的调整,用四位LED数码管切换显示距离和温度。 整个硬件电路由超声波发射电路、超声波接收电路、电源电路、显示电路等模块组成。各探头的信号经单片机综合分析处理,实现超声波测距仪的各种功能。在此基础上设计了系统的总体方案,最后通过硬件和软件实现了各个功能模块。相关部分附有硬件电路图、程序流程图,给出了系统构成、电路原理及程序设计。此系统具有易控制、工作可靠、测距准确度高、可读性强和流程清晰等优点。实现后的作品可用于需要测量距离参数的各种应用场合。
关键词:AT89C51,超声波,温度补偿,测距 河南机电高等专科学校毕业设计/论文
II Abstract The design introduces the principle of the ultrasonic distance measurement instrument based on SCMC-controlled: AT89C51 controls timers to produce the ultrasonic wave pulse and time,count the time of ultrasonic wave spontaneous emission to receive round-trip,thus obtains the measured distance.And the temperature compensation adjustment is used in the data processing, with four LED nixie tubes display distance or temperature by switching. The entire hardware circuit is composed by ultrasonic transmitter circuit, ultrasonic receiver circuit, the power circuit, display circuit, and other modules. The probe signals are integrated analysised by SCMC to achieve the various functions of ultrasonic distance measurement instrument. Based on this has designed system's overall concept, final adoption of hardware and software to achieve the various functional modules. The relevant parts have the hardware schematics and process flow chart.It has given the system constitution, the circuitry and the programming. The instrument system has features: ease of control, stability of operation, highness of precision and distinctness of programme process ,etc. After the realization of the works can be used for needs of the various parameters measured distance applications.
Keywords:AT89C51, Ultrasonic wave, Temperature compensation, Measure distans 河南机电高等专科学校毕业设计/论文 目 录 摘 要 .................................................................................................................................................. I Abstract ............................................................................................................................................. II 目 录 .................................................................................................................................................. 1 第1章 引言 ...................................................................................................................................... 1 1.1 课题研究的背景 .................................................................................................................. 1 1.2 课题研究的意义 .................................................................................................................. 1 1.3 论文结构 ............................................................................................................................. 2 第2章 超声波测距原理................................................................................................................... 3 2.1 超声波简介.......................................................................................................................... 3 2.2 超声波测距原理 .................................................................................................................. 3 第3章 方案论证 .............................................................................................................................. 5 3.1 设计思路 ............................................................................................................................. 5 3.2 系统结构设计...................................................................................................................... 6 第4章 主要元件介绍....................................................................................................................... 7 4.1 单片机AT89C51 ................................................................................................................. 7 4.2 超声波传感器T40、R40.................................................................................................... 9 4.3 温度传感器DS18B20 ....................................................................................................... 10 第5章 硬件电路设计..................................................................................................................... 11 5.1 超声波发射电路 ................................................................................................................ 11 5.2 超声波接收电路 ................................................................................................................ 11 5.3 显示电路 ........................................................................................................................... 12 5.4 电源电路 ........................................................................................................................... 13 5.5 复位电路 ........................................................................................................................... 13 第6章 软件设计 ............................................................................................................................ 14 6.1 主程序流程........................................................................................................................ 14 6.2 子程序设计........................................................................................................................ 15 6.2.1 超声波发送子程序及超声波接收中断子程序 ..................................................... 15 6.2.2 测温子程序 ............................................................................................................. 17 6.2.3 距离计算子程序 ..................................................................................................... 17 6.2.4 显示子程序和键盘扫描子程序 ............................................................................. 18 第7章 软件调试及系统仿真 ......................................................................................................... 19 7.1 软件编译调试环境——Keil ............................................................................................. 19 7.2 系统仿真环境——Proteus ................................................................................................ 19 7.3 系统仿真 ........................................................................................................................... 19 7.4 误差及特性分析 ................................................................................................................ 22 结 论 ................................................................................................................................................ 23 致 谢 ................................................................................................................................................ 24 参考文献 ............................................................................................................................................ 25 附录1 整体电路图 ........................................................................................................................... 26 附录2 程序 ....................................................................................................................................... 27