基于单片机AT89S52的超声波测距仪的研制

摘要

利用超声波测量距离是一种有效的非接触式测距方法。首先简要介绍了利用51 系列单片机设计测距仪的原理: 单片机发出的超声波, 通过换能器发射出去,遇到被测物体后反射回来, 利用锁相环将此反射回来的信号锁定, 计算此超声波从发射出到接受的时间差从而得出被测物体到测距仪的距离。然后, 详细介绍了各部分电路的工作原理。电路主要由发射电路，接收电路和显示电路几部分组成。本系统利用超声波传感器实现无接触式空气测距, 并充分考虑到测量环境温度对超声波传递速度的影响. 主要论述了在测量中存在超声波的传播速度随着温度的变化和其它干扰信号对测量的影响问题, 对这些存在的问题提出了解决的方法。文章详细叙述了系统的硬件设计,并给出了系统软件设计程序流程图.对该系统进行的实验, 验证了本文提出的方法的正确性和有效性, 并能够达到较高的测量精度。该超声波测距仪具有集成度高、反应速度快、测量精度高、性能价格比高等特点。

关键词: AT89S52单片机; 测距系统;超声波；温度补偿；接收；发射

目录

1 绪论 1

1.1 超声波测距技术概述 1

1.2 国内外研究状况 2

1.3 文章构成及设计内容 2

2  总体设计方案 4

2.1 超声测距 4

2.2 测距原理 4

2.3 设计要求和方案确定 6

3 系统理论分析与技术实现 8

3.1 超声波频率选择理论 8

4 系统硬件设计 10

4.1  超声波发射电路 10

4.1.1 超声波发生器 10

4.1.2  压电式超声波发生器原理 11

4.1.3   超声波发射电路 12

4.2  超声波接收及回波检测电路 13

4.2.1  CX20106A芯片介绍 13

4.3 单片机系统及显示 15

4.3.1单片机AT89S52结构及功能介绍 15

4.3.2 时间测量 20

4.3.3 显示电路 21

5 系统调试及软件设计 25

5.1 硬件调试 25

5.2 软件调试 25

6系统测试 31

6.1 数据测量及分析 31

6.2 误差分析 32

7 结论展望 33

7.1 结束语 33

参考文献 34

致谢 34

附录A 超声波测距仪系统电路图 37

附录B 超声波测距仪系统实物图 38

附录C 全部程序清单 39