用51单片机设计超声波测距系统的设计原理及电路(附源程序)

超声波模块原理图：发射接收原理图PCB：51单片机原理图：软件部分C语言程序：/*=========================================================== =========调试要求：1.MCU:A T89S52芯片或AT89C522.晶振:12MHz调试注意：本程序带温度补偿，采用DS18B20测量温度1.LCD1602液晶屏有显示后，才接入超声波模块。

2.注意超声波模块电源的极性。

不清楚请参好淘宝的电路图3.没有选用频率为12MHz晶振，用了别的频率晶振,单片机定时器的测量值与发出的40KHz频率脉冲不对。

4.使用者经常误发出20KHZ脉冲当40KHZ脉冲。

（40KHz频率脉冲，周期25us,占空比为50% = 12.5us）5.如果是用开发板调超声波模块,请检查开发板上的电路是否与超声波模块的控制脚复用了, 若复用了,请通过跳线分开发板上的电路。

6如果使用的是万用板，请确定单片机的复位电路和晶振电路是否正常，同时单片机的31脚（EA）记得接高电平。

============================================================= =======*/#include<reg52.h>#include<intrins.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int//===============================LCD1602接口定义=====================/*-----------------------------------------------------|DB0-----P2.0 | DB4-----P2.4 | RW-------P0.1 ||DB1-----P2.1 | DB5-----P2.5 | RS-------P0.2 ||DB2-----P2.2 | DB6-----P2.6 | E--------P0.0 ||DB3-----P2.3 | DB7-----P2.7 | 注意，P0.0到P0.2需要接上拉电阻---------------------------------------------------============================================================= */#define LCM_Data P2 //数据接口#define Busy 0x80 //用于检测LCM状态字中的Busy标识sbit LCM_RW = P0^1; //读写控制输入端，LCD1602的第五脚sbit LCM_RS = P0^2; //寄存器选择输入端，LCD1602的第四脚sbit LCM_E = P0^0; //使能信号输入端,LCD1602的第6脚//===============================超声波模块定义========================sbit RemPin =P3^2;// 接收端(这个不能修改，因为是外部中断(INT0)的引脚) sbit TxPin =P3^1;// 发射端//******************************************************************** ***//ds18b20数字温度传感器控制引脚定义sbit dq_ds18b20=P3^3;//定义控制DS18B20//******************************************************************** ***//LCD显示模块的函数声明void WriteDataLCM (uchar WDLCM);//LCD模块写数据void WriteCommandLCM (uchar WCLCM,BuysC); //LCD模块写指令uchar ReadDataLCM (void);//LCD模块读数据uchar ReadStatusLCM (void);//读LCD模块的忙标void DisplayOneChar (uchar X,uchar Y,uchar ASCII);//在第X+1行的第Y+1位置显示一个字符void DisplayListChar (uchar X,uchar Y,uchar delayms,uchar code *DData); void DisplayCursorPos (uchar X, uchar Y);void LCMInit (void);void DisplayIntData (uchar X, uchar Y,int ZhengShu,uchar Digit,uchar XiaoShu);void DisplayCharData (uchar X, uchar Y,uchar ZiFu);//******************************************************************** **//延时函数声明void delay25us_40KHz(unsigned char us);void DelayUs(uint us);void DelayMs(uint Ms);void delay_3us();//3US的延时程序void delay_8us(unsigned int t);//8US延时基准程序void delay_50us(unsigned int t);//延时50*T微妙函数的声明//******************************************************************** ***//DS18B20测温函数定义void w_1byte_ds18b20(uchar value);//向DS18B20写一个字节uchar r_1byte_ds18b20(void);//从DS18B20读取一个字节的数据void rest_ds18b20(void);//DS18B20复位程序void readtemp_ds18b20(void);//读取温度void display_temp(void);//温度显示程序//******************************************************************** ***//参数定义uint length = 0; // 测距的长度0.00Muchar flag = 0; // 测距的标志有信号接收=1uchar templ,temph;uint speed;//根据温度计算出来的声音速度uchar t_b,t_s,t_g,t_x;//从左到右分别存储温度百位，十位，个位，小数位uchar flag1;//温度正负性暂存，1为正数，0为负数const unsigned char tabl3[]={0x00,0x01,0x01,0x02,0x03,0x03,0x04,0x04,0x05,0x06,0x06,0x07,0x08,0x0 8,0x09,0x09};/*=========================================================== ================主程序============================================================= ================*/void main(void){uchar i;LCMInit(); //1602初始化EX0 = 1; //允许总中断中断,使能INT0 外部中断ET0 = 1;TMOD=0x11; //设定T0为16位时器，设定T1为16位时器DisplayOneChar( 0,14,'m');DisplayListChar(0,0,0, "Distanc: "); //显示字符串while(1){readtemp_ds18b20();display_temp();//显示温度for(i=0;i<20;i++){DisplayIntData(0, 13,length,5,3);//显示测量距离TH0=0x00;TL0=0x00;TR0=1; //启动定时器0EA = 1; //允许所有中断delay25us_40KHz(15); //发出脉冲信号DelayMs(200);}}}//******************************************************************** ***********//温度显示函数void display_temp(){if(flag1==1)//温度为正数时的显示程序{DisplayOneChar( 1,2,'+');}else{DisplayOneChar( 1,2,'-');}//显示温度信息DisplayOneChar( 1,0,'T');DisplayOneChar( 1,1,':');DisplayOneChar( 1,3,t_s+0x30);DisplayOneChar( 1,4,t_g+0x30);DisplayOneChar( 1,5,'.');DisplayOneChar( 1,6,t_x+0x30);//显示速度信息DisplayOneChar( 1,8,'S');DisplayOneChar( 1,9,':');DisplayOneChar( 1,10,speed/100%10+0x30);DisplayOneChar( 1,11,speed/10%10+0x30);DisplayOneChar( 1,12,speed%10+0x30);DisplayOneChar( 1,13,'M');DisplayOneChar( 1,14,'/');DisplayOneChar( 1,15,'S');}//****************************************************//读取温度void readtemp_ds18b20(void){uchar temp32;rest_ds18b20();w_1byte_ds18b20(0xcc); //跳过读序列号的操作w_1byte_ds18b20(0x44); //启动温度转换delay_8us(2);rest_ds18b20();w_1byte_ds18b20(0xcc); //跳过读序列号的操作w_1byte_ds18b20(0xbe); //读取温度寄存器等（共可读9个寄存器）前两个就是温度templ=r_1byte_ds18b20();temph=r_1byte_ds18b20();if((temph&0xf0))//判断温度的正负性{flag1=0;temph=-temph;templ=-templ;t_x=tabl3[templ & 0x0f];//计算温度的小数temp32=temph & 0x0f;temp32<<=4;templ>>=4;temp32=temp32 | templ;t_b=temp32/100%10;//计算温度的百位数据t_s=temp32/10%10;//计算温度的十位数据t_g=temp32%10;//计算温度的个位数据speed=331.4-0.607*(temp32 | templ);}else//为正数{t_x=tabl3[templ & 0x0f];//计算温度的小数temp32=temph & 0x0f;temp32<<=4;templ>>=4;temp32=temp32 | templ;t_b=temp32/100%10;//计算温度的百位数据t_s=temp32/10%10;//计算温度的十位数据t_g=temp32%10;//计算温度的个位数据flag1=1;speed=311.4+0.607*(temp32 | templ);}}/*=========================================================== =========功能：在1602显示一个整数数据说明：显示一个整数数据-9999->32625. 从右至左显示数据5位：============================================================= =========*/void DisplayIntData(uchar X, uchar Y,int ZhengShu,uchar Digit,uchar XiaoShu) {uchar i=0,k=0, BCD[5]={0};if(Digit>5) Digit=5;if(ZhengShu<0){k=1;//负数示志位ZhengShu=-ZhengShu;}BCD[4] =ZhengShu / 10000; //求出万位数据ZhengShu = ZhengShu % 10000;BCD[3] =ZhengShu / 1000; //求出千位数据ZhengShu = ZhengShu % 1000;BCD[2] =ZhengShu / 100; //求出百位数据ZhengShu = ZhengShu % 100;BCD[1] =ZhengShu / 10; //求出十位数据BCD[0] =ZhengShu % 10; //求出个位数据for(i=0;i<Digit;i++)//输出显示的数值{if((i==XiaoShu)&&(0!=XiaoShu)){DisplayOneChar(X,Y-i,'.');//输出小数点Y= Y-1;}DisplayOneChar(X,Y-i,BCD[i]+0x30); //显示一个字符}if(k==1)DisplayOneChar(X,Y-1,'-');//输出负符}//****************************************************************//读一个字节uchar r_1byte_ds18b20(void){uchar i=0;uchar value= 0;for (i=0;i<8;i++){value>>=1;dq_ds18b20=0;// DQ_L;delay_3us();dq_ds18b20=1; //DQ_H;delay_8us(2);if(dq_ds18b20==1) value|=0x80;delay_8us(6); //延时40us}dq_ds18b20=1;return value;}//******************************************************************** ***********//子程序功能：向DS18B20写一字节的数据void w_1byte_ds18b20(uchar value){uchar i=0;for(i=0;i<8;i++){dq_ds18b20=1;delay_3us();dq_ds18b20=0;delay_8us(2);if (value& 0x01) dq_ds18b20=1; //DQ = 1delay_50us(1); //延时50us 以上delay_8us(2);value>>=1;}dq_ds18b20=1; //DQ = 1}//;**************************************************//ds18b20复位子程序void rest_ds18b20(void){rest:delay_3us(); //稍做延时delay_3us();dq_ds18b20=1;delay_3us();dq_ds18b20=0;// DQ_L;delay_50us(11);//480us<T<960usdq_ds18b20=1;//拉高总线delay_8us(5);if(dq_ds18b20==1){return;}delay_50us(2); //延时90usif(dq_ds18b20==1){return;}else{goto rest;}}//==============================超声波模块测试子程序================================================/*=========================================================== =========注意：是用12MHz晶振设定延时时间:x*25us 与产生40KHZ的脉冲============================================================= =======*/void delay25us_40KHz(unsigned char us){while(us--){TxPin = 0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();TxPin = 1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();}TxPin = 1;}/*=========================================================== ==================中断程序的入口(注意:接收与发射的电平是相反的)============================================================= ==================*/void init0int() interrupt 0{uint timer_us = 0;TR0=0; //关闭定时器0timer_us =TH0*256+TL0;if(timer_us>190)timer_us=timer_us-180; //修正测距的距离if(timer_us<=735){timer_us=timer_us-96;//二次修正}if(timer_us>5059){timer_us+=29;}if(timer_us>5470){timer_us+=29;}if(timer_us>6410){timer_us+=29;}if(timer_us>7410){timer_us+=29;}if(timer_us>8410){timer_us+=29;}if(timer_us>9410){timer_us+=29;}if(timer_us>10410){timer_us+=29;}length = ((unsigned long)(speed)*timer_us)/2000;//计算长度,是扩大100倍flag = 0;EA = 0; //禁止所有中断}/*=========================================================== =========功能：在1602显示一个字符数据说明：显示一个字符数据0~256. 从左至右显示数据3位============================================================= =========*/void DisplayCharData(uchar X, uchar Y,uchar ZiFu){uchar i=0;uchar V alueBCD[3];V alueBCD[0] = ZiFu / 100; //求出百位数据ZiFu = ZiFu % 100;V alueBCD[1] = ZiFu / 10; //求出十位数据V alueBCD[2] = ZiFu % 10; //求出个位数据for(i=0;i<3;i++)//输出显示的数值{DisplayOneChar(X,Y+i,V alueBCD[i]+0x30); //显示一个字符}}/*=========================================================== ================超出测量时间============================================================= ================*/void timer0int (void) interrupt 1{TR0=0; //关闭定时器0length = 0; //超出测量时间显示示0flag = 1; //EA = 0; //禁止所有中断}/*=========================================================== ===========LCM初始化============================================================= =========*/void LCMInit(void){LCM_Data = 0;WriteCommandLCM(0x38,0); //三次显示模式设置，不检测忙信号DelayMs(5);WriteCommandLCM(0x38,0);DelayMs(5);WriteCommandLCM(0x38,0);DelayMs(5);WriteCommandLCM(0x38,1); //显示模式设置,开始要求每次检测忙信号WriteCommandLCM(0x08,1); //关闭显示WriteCommandLCM(0x01,1); //显示清屏WriteCommandLCM(0x06,1); // 显示光标移动设置WriteCommandLCM(0x0C,1); // 显示开及光标设置DelayMs(100);}/*=========================================================== =========显示光标的位置============================================================= =======*/void DisplayCursorPos( unsigned char X, unsigned char Y){X &= 0x1;Y &= 0xF; //限制Y不能大于15，X不能大于1if (X) Y |= 0x40; //当要显示第二行时地址码+0x40;Y |= 0x80; // 算出指令码WriteCommandLCM(Y, 1); //这里不检测忙信号，发送地址码}/*=========================================================== =========按指定位置显示一串字符:第X 行,第y列注意:字符串不能长于16个字符============================================================= =========*/void DisplayListChar(uchar X,uchar Y,uchar delayms, uchar code *DData){unsigned char ListLength;ListLength = 0;X &= 0x1;Y &= 0xF; //限制X不能大于15，Y不能大于1while (DData[ListLength]!='\0') //若到达字串尾则退出{if (Y <= 0xF) //X坐标应小于0xF{DisplayOneChar(X, Y, DData[ListLength]); //显示单个字符ListLength++;Y++;DelayMs(delayms);//延时显示字符串}elsebreak;//跳出循环体}}/*=========================================================== =========设定延时时间:x*1us============================================================= =======*/void DelayUs(uint us){while(us--);}/*=========================================================== =========设定延时时间:x*1ms============================================================= =======*/void DelayMs(uint Ms){uint i,TempCyc;for(i=0;i<Ms;i++){TempCyc = 250;while(TempCyc--);}}//==============================LCD1602显示子程序================================================/*=========================================================== ==========写数据函数: E =高脉冲RS=1 RW=0============================================================= =========*/void WriteDataLCM(unsigned char WDLCM){ReadStatusLCM(); //检测忙LCM_Data = WDLCM;LCM_RS = 1;LCM_RW = 0;LCM_E = 0; //若晶振速度太高可以在这后加小的延时LCM_E = 0; //延时LCM_E = 1;}/*=========================================================== =========写指令函数: E=高脉冲RS=0 RW=0============================================================= =========*/void WriteCommandLCM(unsigned char WCLCM,BuysC) //BuysC为0时忽略忙检测{if (BuysC) ReadStatusLCM(); //根据需要检测忙LCM_Data = WCLCM;LCM_RS = 0;LCM_RW = 0;LCM_E = 0;LCM_E = 0;LCM_E = 1;}/*=========================================================== =========//读数据============================================================= =========*/unsigned char ReadDataLCM(void){LCM_RS = 1;LCM_RW = 1;LCM_E = 0;LCM_E = 0;LCM_E = 1;return(LCM_Data);}/*=========================================================== =========正常读写操作之前必须检测LCD控制器状态:E=1 RS=0 RW=1;DB7: 0 LCD控制器空闲，1 LCD控制器忙。

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。

一设计要求（1）设计一个以单片机为核心的超声波测距仪，可以应用于汽车倒车、工业现场的位置监控；（2）测量范围在0.50～4.00m，测量精度1cm；（3）测量时与被测物无直接接触，能够清晰稳定地显示测量结果。

二超声波测距系统电路总体设计方案本系统硬件部分由AT89S52控制器、超声波发射电路及接收电路、温度测量电路、声音报警电路和LCD显示电路组成。

汽车行进时LCD显示环境温度，当倒车时，发射和接收电路工作，经过AT89S52数据处理将距离也显示到LCD 上，如果距离小于设定值时，报警电路会鸣叫，提醒司机注意车距。

超声波测距器的系统框图如下图所示：图5 系统设计总框图由单片机AT89S52编程产生10us以上的高电平，由指定引脚输出，就可以在指定接收口等待高电平输出。

一旦有高电平输出，即在模块中经过放大电路，驱动超声波发射探头发射超声波。

发射出去的超声波经障碍物反射回来后，由超声波接收头接收到信号，通过接收电路的处理，指定接收口即变为低电平，读取单片机中定时器的值。

单片机利用声波的传播速度和发射脉冲到接收反射脉冲的时间间隔计算出障碍物的距离，并由单片机控制显示出来。

由时序图可以看出，超声波测距模块的发射端在T0时刻发射方波，同时启动定时器开始计时，当收到回波后，产生一负跳变到单片机中断口，单片机响应中断程序，定时器停止计数。

计算时间差，即可得到超声波在媒介中传播的时间t，由此便可计算出距离。

图6 时序图三超声波发射和接收电路的设计分立元件构成的发射和接收电路容易受到外界的干扰，体积和功耗也比较大。

而集成电路构成的发射和接收电路具有调试简单，可靠性好，抗干扰能力强，体积小，功耗低的优点，所以优先采用集成电路来设计收发电路。

3．1 超声波发射电路超声波发射电路包括超声波产生电路和超声波发射控制电路两部分，可采用软件发生法和硬件方法产生超声波。

在超声波的发射电路的设计中，我们采用电路结构简单的集成电路构成发射电路：图7 由反相器构成的超声波发射电路图7是由反相器74HC04构成的发射电路，用反相器74HC04构成的电路简单，调试容易，易通过软件控制。

51单片机超声波测距源代码/* 超声波模块的TRIG管脚接在单片机的P20口，ECHO管脚接在单片机的P21口其他的电源管脚接在单片机开发板上电源口即可。

*/#include"reg51.h"#include"intrins.h" //包含的头文件，用到了intrins.h的_nop_();延时文件sbit RX=P2^1; //定义管脚，用到的是P2上的两个双向I/O口sbit TX=P2^0;unsigned int time=0; //声明变量，注意单片机中一般都是用无符号的Unsigned类型变量，在Keil中，char是8位变量，int是16位变量unsigned int timer=0;unsigned char posit=0;unsigned int S=0;bit flag =0; //bit顾名思义，是1位的变量//--定义使用的IO--//#define GPIO_DIG P0 //此处定义的I/O是数码管显示要用到的I/O,若只用到串口则可以去掉sbit LSA=P2^2; //此处定义的是74LS138译码器的管脚，同理，只用到串口的话可以去掉sbit LSB=P2^3;sbit LSC=P2^4;//--定义全局变量--//unsigned char code DIG_CODE[17]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};//0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、b、C、d、E、F的显示码，也是供数码管显示用的，可以去掉unsigned char disbuff[4] ={ 0,0,0,0,};/************************************************************** ****************** 函数名 : DigDisplay* 函数功能 : 使用数码管显示* 输入 : 无* 输出 : 无*************************************************************** ****************/void DigDisplay(){unsigned char i;unsigned int j;for(i=0;i<8;i++){switch(i) //位选，选择点亮的数码管，{case(0):LSA=0;LSB=0;LSC=0; break;//显示第0位case(1):LSA=1;LSB=0;LSC=0; break;//显示第1位case(2):LSA=0;LSB=1;LSC=0; break;//显示第2位case(3):LSA=1;LSB=1;LSC=0; break;//显示第3位case(4):LSA=0;LSB=0;LSC=1; break;//显示第4位case(5):LSA=1;LSB=0;LSC=1; break;//显示第5位case(6):LSA=0;LSB=1;LSC=1; break;//显示第6位case(7):LSA=1;LSB=1;LSC=1; break;//显示第7位}GPIO_DIG=disbuff[i]; //发送段码j=10; //扫描间隔时间设定while(j--);GPIO_DIG=0x00;//消隐}}/********************************************************/ void Conut(void){time=TH0*256+TL0; //根据定时器数据计算时间TH0=0; //初始化定时器TL0=0;S= (int)(time*0.17); //算出来是CMif((S>=4000)||flag==1) //超出测量范围显示“ERR0”{flag=0;disbuff[0]=0x3f; //“-”disbuff[1]=0x50; //“-”disbuff[2]=0x50; //“-”disbuff[3]=0x79; //“-”}else //分离各位显示的数字{disbuff[3]=DIG_CODE[S%10000/1000];disbuff[2]=DIG_CODE[S%1000/100];disbuff[1]=DIG_CODE[S%100/10];disbuff[0]=DIG_CODE[S%10/1];}}/********************************************************/void zd0() interrupt 1 //T0中断用来判断是否超过测距范围{flag=1; //若中断溢出，则超过测距范围，标记量置1。

51单片机超声波测距C程序(2018-01-26 14:09:10>超声波检测原理超声波测距的程序流程图程序如下：//超声波模块程序〃超声波模块程序//Trig = P2A0//Echo = P3A2#in elude <reg52.h>#defi ne uchar un sig ned char#defi ne uint un sig ned int//void delay( uint z>{uint x,y 。

for(x=z 。

x>0。

x-->for(y=110 。

y>0。

y-->。

//void delay_20us(>{uchar a 。

for(a=0。

a<100。

a++>。

}//*********************************************************** ****// 显示数据转换程序void display(uint temp>{uchar ge,shi,bai 。

bai=temp/100 。

shi=(temp%100>/10 。

ge=temp%10。

wela=1 。

P0=0xf7。

wela=0 。

dula=1 。

P0=table[bai] 。

delay(1> 。

dula=1 。

P0=0x00 。

// 关位码dula=0 。

wela=1 。

P0=0xef 。

wela=0 。

dula=1 。

P0=table[shi] 。

dula=0 。

delay(1> 。

dula=1 。

P0=0x00。

// 关位码dula=0 。

dula=1 。

P0=table[ge] 。

dula=0 。

wela=1 。

P0=0xdf 。

wela=0。

dula=1 。

P0=0x00。

// 关位码dula=0 。

}//***************************************************************void main(>{uint distance 。

华中师范大学武汉传媒学院传媒技术学院课程设计报告华中师范大学武汉传媒学院传媒技术学院电子信息工程2011仅发布百度文库，版权所有.一、设计题目及原理超声波测距仪超声波测距仪是利用反射的原理测量距离的，被测距离一端为超声波传感器，另一端必须有能反射超声波的物体。

测量距离时，将超声波传感器对准反射物发射超声波，并开始计时，超声波在空气中传播到达障碍物后被反射回来，传感器接收到反射脉冲后立即停止计时，然后根据超声波的传播速度和计时时间就能计算出两端的距离。

测量距离D为式中c——超声波的传播速度；——超声波发射到接收所需时间的一半，也就是单程传播时间。

由上式可风，距离的测量精度主要取决于计时精度和传播速度两方面。

计时精度由单片机定时器决定，定时时间为机器周期与计数次数的乘积，可选用12MHz的晶振，使机器周期为精确的1µs,不会产生累积误差，使定时间达到1µs。

超声波的传播速度c并不是固定不变的，传播速度受空气密度、温度和气体分子成分的影响，关系式为式中γ——气体定压热容与定容热容的比值，空气为1.40R——气体普适常数，为8.314kg/molT——气体势力学温度，与摄氏温度的关系是T=273K+tM——气体相对分子质量，空气为28.8×10-3kg/mol——0℃时的声波速度，为331.4m/s由上式可见，超声波在空气中传播时，受温度影响最大，由表达式可计算出波速与温度的关系，如表2.1所示。

温度越高，传播速度越快，而且不同温度下传播速度差别非常大，例如0℃时的速度为332m/s，30℃时的速度为350m/s，相差18m/s。

因此，需要较高的测量精度时，进行温度补偿是最有效的措施。

对测量精度要求不高时，可认为超声波在空气中的传播速度为340m/s。

超声波传播速度与温度关系表二、设计框图超声波测距仪系统结构如下图所示。

它主要由单片机、超声波发射及接收电路、超声波传感器、温度传感器、键盘、LED显示电路及电源电路组成。

个性化实验基于51单片机超声波测距器设计摘要传统地测距方法存在不可克服地缺陷.例如，液面测量就是一种距离测量，传统地电极法是采用差位分布电极，通过给电或脉冲来检测液面，电极由于长期浸泡于水中或其他液体中，利用超声波测量距离就可以解决这些问题，因此超声波测量距离技术在工业控制、勘探测量、机器人定位和安全防范等领域得到了广泛地应用.本设计以STC89C52单片机为核心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地往返时间，从而得到实测距离.并且在数据处理中采用了温度补偿对声速进行调整，用1602液晶显示速度和测量距离.整个硬件电路有超声波电路、电源电路、显示电路等组成.个探头地信号经单片机综合分析处理，实现超声波测距器地功能.在此基础上设计了系统地总体方案，最后通过硬件和软件实现了测距功能.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，即过系统扩展和升级，可以有效地解决汽车倒车，建筑施工工地以及一些工业现场地位置监控.关键词：STC89C52；超声波；温度补偿；测距目录绪论 (3)设计目地和意义 (3)设计任务和要求 (3)系统方案设计 (4)设计原理 (4)设计框图 (5)主要元器件介绍 (5)STC89C52 (5)LCD1602液晶显示器 (6)HC-SR04超声波模块 (8)DS18B20温度传感器 (9)系统硬件结构设计 (10)单片机电路 (10)LCD显示电路 (11)温度补偿电路 (11)电源电路 (12)系统软件设计 (12)主程序流程 (12)测距流程图 (13)测试 (14)测试结果 (14)误差分析 (15)总结 (15)附录 (17)整体电路图 (17)PCB布线图 (18)实物图 ......................................................................................................错误!未定义书签。

基于51单片机的超声波测距仪说明书引言超声波测距仪，可应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控，也可用于如液位、井深、管道长度的测量等场合。

利用超声波指向性强，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。

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。

一、性能要求该超声波测距仪，要求测量范围在0.08-3.00m，测量精度1cm，测量时与被测物体无直接接触，能够清晰稳定地显示测量结果。

二、工作原理及方案论证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。

用超声波传感器产生超声波和接收超声波，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.超声波传感器是利用压电效应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（timeofflight）。

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。

根据要求并综合各方面因素，采用AT89C52单片机作为主控制器，用动态扫描法实现LED数字显示，超声波驱动信号用单片机的定时器完成，超声波测距仪的系统框图如下图所示：图1 超声波测距仪系统设计框图三、系统硬件部分硬件部分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。

1.单片机系统及显示电路单片机采用AT89C52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P1.1引脚发射脉冲控制超声波的发送，然后单片机不停的检测外中断0口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。

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。

目录引言 (1)1 系统总体框图设计 (1)2 理论分析与计算 (1)2.1 测量原理 (1)2.2分析计算 (2)3电路实现 (3)3.1 系统供电部分 (3)3.2超声波发射部分 (4)3.3超声波接收部分 (4)3.4温度测量部分 (6)3.4.1 DS18B20工作原理 (6)3.4.2 温度计算方法 (7)3.5LCD显示 (7)4程序设计 (8)4.1 流程图 (8)4.2单片机产生40KHZ方波 (9)4.3 超声波传播时间测量 (10)5系统调试 (10)5.1精度提高方法 (11)5.2误差分析 (12)5.3测量结果 (12)6 结论 (12)谢辞 (13)参考文献 (14)附录 (15)附录一原理图 (15)附录二 PCB......................................................................................................... 错误！未定义书签。

2完成实物图引言经过一个星期的奋斗，终于把这个超声波测距仪完成了。

这是我的第一个课程设计，也是我把理论知识运用到实践中的开端。

接下来我将详细介绍这个电路的原理和制作的过程。

1 系统总体框图设计超声测距是一种非接触式的检测方式。

与其它方法相比 ,如电磁的或光学的方法 ,它不受光线、被测对象颜色等影响。

测距系统主要由超声波发射，接收，数据处理，显示，温度检测部分组成（如图1所示）。

图1 系统总框图其中，超声波传感器所需的40KHZ脉冲由单片机产生。

通过74HC04放大驱动功率。

2 理论分析与计算2.1 测量原理图 2 超声波传感器结构图1障碍物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。

//超声波测距，测距X围2cm-400cm; #include<reg52.h>#include<intrins.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit trig=P1^0;sbit echo=P3^2;sbit test=P1^1;//测试灯sbit dula=P2^6;sbit wela=P2^7;sbit BEEP=P2^3;uint timeh,timel,distance;uint ge,shi,bai,xiaoshu,flag,time;/*共阴极数码管不带小数点代码表*/ uchar code list[]={0x3f , 0x06 , 0x5b , 0x4f ,0x66 , 0x6d ,0x7d , 0x07 ,0x7f , 0x6f , 0x77 , 0x7c ,0x39 , 0x5e , 0x79 , 0x71 };/*共阴极数码管带小数点代码表*/ uchar code listtwo[] = {0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef};/*长延时函数*/void delay(uint z){uint x,y;for(x=z;x>0;x--)for(y=100;y>0;y--); }/*短延时函数*/void delay20us() {uchar a;for(a=0;a<100;a++); }/*报警函数*/ void beer(){//BEEP=0;delay(10);}/*定时器初始化*/ void initime0() {TMOD=0x01;TH0=0;TL0=0;EA=0;ET0=0;EX0=0;}/*外部中断函数*/void estern() interrupt 0{timeh=TH0;timel=TL0;beer();flag=1;//进入中断，标志位就置1 EX0=0;//同时关断外部中断和定时器 TR0=0;}/*显示函数*/void display(distance) {bai=distance/1000;shi=distance%1000/100; ge=distance%100; xiaoshu=distance%10;dula=1;P0=list[xiaoshu];dula=0;P0=0xff;wela=1;P0=0xf7;wela=0;delay(2);P0=listtwo[ge]; dula=0;P0=0xff;wela=1;P0=0xfb;wela=0;delay(2);dula=1;P0=list[shi]; dula=0;P0=0xff;wela=1;P0=0xfd;delay(1);dula=1;P0=list[bai]; dula=0;P0=0xff;wela=1;P0=0xfe;wela=0;delay(1);}/*被调用子函数*/ void diaoyong(){uint i;EA=0;echo=1;//为了检测电平的上下，首先必须拉高trig=1;delay20us();trig=0;while(echo==0);//如果进入中断即接收到超声波就向下执行flag=0;//接收到就去除标志位EA=1;//同时打开总中断EX0=1;//打开外部中断TR0=1;//开定时器TH0=0;//定时器清零TL0=0;for(i=0;i<100;i++)//等待测量的结果{display(distance);//用100次显示循环来延时，解决数码管显示不亮问题}//delay(50);//用延时函数数码管闪烁TR0=0;//延时一段时间后关断定时器EX0=0;//延时一段时间后关断外部中断if(flag==1)//如果进入中断，说明测距已经测好{time=timeh*256+timel;//计算测定距离，并显示distance=time*0.1720;display(distance);}if(flag==0)//如果没有进入中断，距离为0，同时灯闪烁{distance=0;test=!test;}}word/*主函数*/void main(){initime0();test=0;trig=0;EA=1;while(1){diaoyong();display(distance);}}11 / 11。