超声波测距参考论文.docx

超声波测距参考论文.docx

《超声波测距参考论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《超声波测距参考论文.docx（3页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

超声波测距参考论文

论文题目基于单片机超声波测距器设计

学生姓名

学号

专业

班级

指导教师

2011年5月

摘要

本文介绍了一种基于STC89C52单片机的超声波液位测量系统,阐述了超声波液位测量系统的硬件电路构成、工作原理及软件设计方法。

超声波发生器在某一时刻发出一个超声波信号,当超声波遇到被测液体后反射回来,就被超声波接收器所接收。

这样只要计算出从发射信号到接收返回信号所用的时间,就可算出超声波发生器与反射物体之间的距离。

硬件部分采用STC89C52单片机作为主控单片机,电路部分主要有发射电路、接收电路、显示电路几部分组成。

超声波发射电路主要由反向器74LS04和超声波传感器构成,超声波接收电路主要是由集成电路CX20106A组成,显示电路用动态扫描法实现LED数字显示以及通过串口通信。

设计出的超声波液位测量系统精度可达厘米数量级，电路具有结构简单、操作方便、精度高、应用广泛的特点。

关键词：

超声波测距；STC89C52单片机；数字显示

ABSTRACT

Thepaperdescribesanultrasonicmeasuringliquid-levelsystembasedontheSTC89C52,itdescribedanultrasonicmeasuringliquid-levelsystemhardwarecircuitstructure,workingprincipleandsoftwaredesignmethods.Ultrasonicgeneratoratatimesentanultrasonicsignal,whentheultrasonicwavereflectedbackuponthedetectedobjectsencountered,theywerereceivedultrasonicreceiver.Soaslongascalculatedfromtheemissionsignaltothereceivertoreturnthesignalusedinthetime,youcancalculatetheultrasonicgeneratorandthedistancebetweenthereflectiveobject.HardwareusingSTC89C52microcontrollerasamasterMCU,thecircuitpartofthemaintransmitter,receivercircuit,displaycircuitofseveralparts.Ultrasonictransmitterdevicemainlybyreverse74LS04andtheultrasonictransducercomposition,ultrasonicreceivercircuitismainlycomposedofCX20106Aintegratedcircuits,displaycircuitsusingtheLEDdigitaldisplayattherealtime.Thesystemhardwarestructureissimple,reliable,goodaccuracyandsensitivity.Thesystem'saccuracycouldreachcentimeterordersofmagnitude.Circuitsweresimplystructure,easytouse,highaccuracyandwideapplication.

KEYWORDS:

Ultrasonic;measuringliquid-level;STC89C52MCU;Digitaldisplay

一绪论

随着科技的迅猛发展,越来越多科技成果被广泛的运用到人们的日常生活当中,给我们的生活带来了诸多便利。

目前测量距离一般都采用波在介质中的传播速度和时间关系进行测量。

主要有激光测距、微波雷达测距和超声波测距三种常用的技术。

由于超声波具有指向性强、能量消耗缓慢、在介质中传播的距离较远等优点，因而经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。

本文设计的这种测距装置,利用了超声波传感器和单片机。

采用超声波传感器用于发射和接收电路,利用声波在空气中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到超声波测距器之间的距离。

超声波测距技术，是一种有源非接触性测距技术，利用超声波在空气中的定向传播特性和固体反射特性，通过接收自身反射的超声波反射信号。

根据超声波发出及回波接收时间差及传播速度，计算出传播距离。

由于超声波传感器具有成本低廉、采集速度快、距离分辨率高、质量轻、体积小和易于装卸的优点，并且超声波传感器在采集环境信息时不存在复杂的图象匹配技术，不需要通过大量的计算就可获得数据，因而其测距速度快，实用性好。

同时超声波传感器不易受到天气条件、环境光照及障碍物阴影、表面粗糙等因素影响。

因此超声波测距技术不仅可应用于汽车倒车、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，在移动机器人的应用中具有很大的优势。

国内的超声波测量主要集中在对0～l0m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用集成电路成本较高，本设计尝试用价格更低廉的STC89S52为核心设计一款低成本、高精度、具有动态显示的超声波测距系统，同时给出了硬件电路和软件设计方法。

实际使用表明该仪器工作稳定，性能良好。

课题设计的目的和意义

学习使用单片机的控制功能和用超声波传感器实现测量距离，理解超声波传感器的超声波发生机制及发射、接收和以单片机STC89C52为中心控制单元，实现超声波发射及其遇到障碍物发生反射形成回波信号，并根据超声波在介质中的传播速度及超声波从发射到接收到回波的时间，计算出发射点距障碍物的距离，以完成设计目标，熟悉51单片机软件编程及调试环境KeilC51软件。

课题设计的研究范围和成果

本课题研究的超声波传感器测距技术是一种非接触式的测量物体间距离的方法，利用超声波在空气等媒质中传播,通过遇到障碍物反射回来的时间间隔长短及被反射超声波的强弱判断障碍物性质和位置的方法。

本课题设计的一种基于STC89C52单片机的低成本、高精度、小型化数字显示超声波传感器测距模块，其硬件电路和软件程序设计思路清晰，方案简单可行。

课题设计的任务和要求

（1）了解超声波测距原理；根据其测距原理，设计出硬件结构电路。

（2）对设计的电路进行分析。

（3）要求测量范围在0.07-5.50m，测量精度1cm；并以数字的形式显示测量距离。