基于单片机的超声波测距

基金项目:国家自然科学基金资助项目(50474052)收稿日期:2006-08-19　收修改稿日期:2007-01-16基于单片机的高精度超声波测距系统

卜英勇,王纪婵,赵海鸣,刘光华

(中南大学机电工程学院,湖南长沙　410083)

摘要:研制了一种收发一体式超声波测距系统,介绍了发射驱动及接收转换电路、随时间变化的自动增益控制(AGC)

电路及环境温度补偿电路的电路结构,详细阐述了发射驱动及接收转换电路的工作机理及实现方式,提出了解决收发一

体式超声波测距电路难题的新方法,设计的自动增益控制(AGC)电路,有效地解决了回波信号过于微弱而导致系统测量

误差加大的难题。在此基础上,设计了相应的超声波测距系统的软件。在实验室对系统进行了实地测试,给出了实测结

果并分析了产生误差的原因。实验表明,该测距系统具有较高的测量精度。

关键词:收发一体式;超声波测距;自动增益控制(AGC);环境温度补偿

中图分类号:TB559 文献标识码:A 文章编号:1002-1841(2007)03-0066-03

UltrasonicDistanceMeasureSystemwithHighPrecision

BasedonSingle2chipMicrocomputer

BUYing2yong,WANGJi2chan,ZHAOHai2ming,LIUGuang2hua

(CollegeofMechanicalandElectricalEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha410083,China)

Abstract:Theprincipleandtheframeworkofanultrasonicdistancemeasuresystemwithatransmittingreceiptingsensorarede2

scribed,thecircuitsstructureofexcitingultrasonicswitchtoreceiver,samplingenvironmentaltemperature,andautomaticgaincontrol(AGC)alongwithtimetransformationaredetailed,theworkmechanismandimplementarymodeofthusthecircuitsstructureofexciting

测控技术与仪器专业课程设计报告

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课程设计题目：

测控技术与仪器专业课程设计报告

摘 要：本文介绍了一种基于单片机的超声波测距仪的设计。详细给出了超声波测距仪的工作原理、超声波发射电路和接受电路、测温电路、显示电路等硬件设计，以及相应的软件设计。设计中采用升压电路，提高了超声换能器的输出能力；采用红外接收芯片，减少了电路间相互干扰，提高了灵敏度;同时，考虑了环境温度对超声波测距的影响，采用温度传感器，提高了测量精度。该设计试验运行良好，系统结构简单、操作方便、价格低廉，具有广阔的推广前景。

关键字：超声波测距仪；超声波换能器；单片机；温度传感器

1 对题目的认识和理解

目前，常用的测距方法主要有毫米波测距、激光测距和超声波测距三种。超声波测距较前两种测距方法而言，具有指向性强、能耗缓慢、受环境因素影响较小等特点，广泛应用于如井深、液位、管道长度、倒车等短距离测量。

超声波测距适用于高精度中长距离测量。因为超声波在标准空气中传播速度为331.45m/s，由单片机负责计时，单片机使用12.0M晶振，所以此系统测量精度理论上可以达到毫米级。

目前比较普遍的测距的原理是：通过发射具有特征频率的超声波对被摄目标的探测，通过发射出特征频率的超声波和反射回接受到特征频率的超声波所用的时间，换算出距离，如超声波液位物位传感器，超声波探头，适合需要非接触测量场合，超声波测厚，超声波汽车测距告警装置等。

本设计选用频率为40kHZ左右的超声波，它在空气中传播的效率最佳。由于超声波测距主要受温度影响较大，所以本设计增加了温度补偿电路。本设计具有电路简单、操作简便工作稳定可靠、测距精确和能耗小、成本低等特点，可实现无接触式测量，应用广泛。

1.1 超声波测距原理

超声波测距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，途中碰到障碍物就立即反射回来，超声波接收器收到回波就立即停止计时。根据计时器测出发射和接收回波的时间差t，可以计算出发射点距障碍物的距离s：2tcs，其中tc为超声波在空气中的传播速度，它随温度的变化而变化，其变化关系如下：331.50.6tcT式中T为环境摄氏温度，可由温度传感器获取。

基于单片机的超声波测距系统的设计

超声波测距系统是一种常见的测距技术，它利用超声波的特性来测量物体与传感器之间的距离。基于单片机的超声波测距系统是一种常见的应用，它可以广泛应用于工业自动化、智能家居、机器人等领域。

基于单片机的超声波测距系统主要由超声波传感器、单片机、LCD显示屏和电源等组成。超声波传感器是测距系统的核心部件，它可以发射超声波信号并接收反射回来的信号。单片机是控制系统的核心部件，它可以对传感器发射的信号进行处理，并计算出物体与传感器之间的距离。LCD显示屏可以显示测量结果，方便用户进行观察和操作。

在设计基于单片机的超声波测距系统时，需要注意以下几点：

1.选择合适的超声波传感器。传感器的频率和探测距离是选择传感器时需要考虑的重要因素。

2.选择合适的单片机。单片机的处理速度和存储容量是选择单片机时需要考虑的重要因素。

3.编写合适的程序。程序需要能够对传感器发射的信号进行处理，并计算出物体与传感器之间的距离。同时，程序还需要能够将测量结果显示在LCD显示屏上。

4.进行系统测试。在完成系统设计后，需要进行系统测试，确保系统能够正常工作，并且测量结果准确可靠。

基于单片机的超声波测距系统具有测量精度高、响应速度快、体积小等优点，可以广泛应用于各种领域。在未来，随着技术的不断发展，基于单片机的超声波测距系统将会得到更广泛的应用。

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毕业设计（论文）

题 目：基于单片机的超声波测距仪

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. 摘 要

在空气介质中超声测距传感器因其性能好，价格低廉、使用方便，在现场机器人定位系统、车辆自动导航、车辆安全行驶辅助系统、城市交通管理和高速公路管理监测系统，以及河道、油井和仓库及料位的探测中都有应用。由于超声波传播不易受干扰，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，如测距和物位测量等都可以通过超声波来实现。为此，深入研究超声波的产生与传播规律、开发高性能超声波换能器及其收发电路，对于超声波检测技术的发展具有十分重要的现实意义。

本设计介绍了基于单片机控制的超声测距的原理：由STC89C52控制定时器产生一定频率脉冲，计算从发射到接收回波时间，从而得到实测距离，数据处理采用，显示距离，语音播报。

关键词：超声波，距离测量，语音播报，单片机.

. ABSTRACT

In the air medium, ultrasonic range finder sensor because of its good

performance, low price, convenient use, in the field of robot positioning

system, automatic vehicle navigation, vehicle safety driving assist system, city

traffic management and management of expressway monitoring system, as

well as river, well and warehouse and material level detection used in.

Because the ultrasonic wave propagation is not susceptible to interference,