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基于AT89C51单片机的超声波测距系统

更新时间：2019-09-19 07:05:23 大小：227K 上传用户：杨义查看TA发布的资源 标签：at89c51 单片机超声波测距系统 下载积分：0分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

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产品与技术

器件&电路

基于AT89C51单片机的超声波测距系统，具有硬件结构简单，工作可靠，

测量误差小等特点。

基于AT89C51单片机的超声波测距系统

□潍坊学院信息与控制工程系戴曰章

声波由于其指向性强、能量消耗缓慢、传播距离较远

超_{等优点，而经常用于距离的测量，如测距仪和物位测}

系统硬件电路设计

量仪等都可以通过超声波来实现。超声波测距主要应用于倒

车雷达、建筑施工工地以及一些工业现场，例如液位、井深、

管道长度等场合。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，因此在测控系统的研制上得到了广泛应用。本

文介绍一种以AT89C51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。

ATMEL公司的AT89C51单片机，是一种低功耗、高性

能、片内含有4 KB Flash ROM的8位CMOS单片机，工作

电压范围为2.7～6 V(实际使用＋5 V供电)，8位数据总线。

它有一个可编程的全双工串行通信接口，能同时进行串行发

送和接收。通过RXD引脚(串行数据接收端)和TXD引脚(串

行数据发送端)与外界进行通信。本超声波测距系统以

AT89C51为中央处理器，其系统原理框图如图1所示。

超声波测距原理

脉冲发生器

LED显示器

驱动器

超声测距从原理上可分为共振式、脉冲反射式两种。由

于共振法的应用要求复杂，在这里使用脉冲反射式。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，途中碰到障

碍物就立即反射来，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c，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＝ct/ 2。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，附表

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。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。

TXD RXD

AD0809

INT0

T/V

转换电路

AT89C51

P1.2

P1.5

P1.1

INT1

前置放大器

温度传感器

DAC0832

自动增益

(按时间)

整形

回波鉴别器

滤波

峰值保持

图1 超声波测距系统框图

系统上电工作后，由脉冲发生器发出脉冲信号，该脉冲

信号一方面通过驱动的电路推动脉冲发生器发出超声波脉冲，

另一方面，触发AT89C51内部定时器T1(由外部中断INT0实

现)开始定时；同时由AT89C51控制按时间自动改变放大器增

益，即按发射波未到达接收器的传播时间逐渐增大放大器增

益。接收到的超声回波经过放大和滤波后，一是直接送给鉴

幅器，二是经峰值保持电路提取回波峰值作为阈值的基准信

息。AT89C51通过ADC0809采样回波峰值，经过软件加权处

附表声速与温度关系表

无温度/℃

－30

313

－20

319

－10

325

100

386

声速/m· s^－1

323

338

344

349

声速确定后，只要测得超声波往返的时间，即可求得距

离，这就是超声波测距系统的原理。

电气时代2005年第7期

130 |

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