基于51單片機超聲波測距系統(已修改)

　

【正文】 目 錄摘 要 1一. 緒論 2二．超聲波測距的原理 3 超聲波的基本理論 3 超聲波測距系統原理 7三. 系統硬件的具體設計與實現 8 系統原理和框圖 8 功能模塊的設計 8 單片機介紹 8 AT89C51管腳說明 9 AT89C51主要特性 10 11 超聲波測距模塊HCSR04 11 產品特點 11 基本原理 12 電氣參數 12 超聲波時序圖 12四. 系統軟件設計 131. 程序設計思路 132. 程序流程圖 133. 程序 14五. 總結 15六. 致謝 16七. 參考文獻 17八．附錄 18 18 19 19摘 要基于傳統的測距方法在很多特殊場合：如帶腐蝕的液體，強電磁干擾，有毒等惡劣條件下，測量距離存在不可克服的缺陷，超聲波測距能很好的解決此類的問題。本系統主要以AT89C51單片機為核心，結合超聲波測距模塊HCSR0數碼管、蜂鳴器等硬件平臺，對超聲波測距系統的原理、數碼管顯示、單片機的應用等進行了分析和驗證。關鍵詞：超聲波測距模塊，AT89C51，數碼管。AbstractIn many special occasions, traditional measuring distance methods based on the existence of insurmountable distance measuring defects, such as the measurement of corrosion in the liquid with strong electromagnetic interference, toxic and other adverse conditions. The ultrasonic range can be a very good solution to the problem. This system mainly uses AT89C51 microcontroller as the core，hardware platform bined with the HCSR04 ultrasonic ranging module，digital tube，buzzer etc. Analyzed and validated the principle of ultrasonic ran，digital tube’s display，the application of singlechip microputer etc.Keywords: ultrasonic ranging module，AT89C51，Digital tube.一. 緒論隨著科學技術的快速發展，超聲波將在測距儀中的應用越來越廣。但就目前技術水平來說，人們可以具體利用的測距技術還十分有限，因此，這是一個正在蓬勃發展而又有無限前景的技術及產業領域。展望未來，超聲波測距儀作為一種新型的非常重要有用的工具在各方面都將有很大的發展空間，它將朝著更加高定位高精度的方向發展，以滿足日益發展的社會需求，如聲納的發展趨勢基本為：研制具有更高定位精度的被動測距聲納，以滿足水中武器實施全隱蔽攻擊的需要；繼續發展采用低頻線譜檢測的潛艇拖曳線列陣聲納，實現超遠程的被動探測和識別；研制更適合于淺海工作的潛艇聲納，特別是解決淺海水中目標識別問題；大力降低潛艇自噪聲，改善潛艇聲納的工作環境。無庸置疑，未來的超聲波測距儀將與自動化智能化接軌，與其他的測距儀集成和融合，形成多測距儀。隨著測距儀的技術進步，測距儀將從具有單純判斷功能發展到具有學習功能，最終發展到具有創造力。在新的世紀里，面貌一新的測距儀將發揮更大的作用。在基于傳統的測力距離存在不可克服的缺陷。例如，液面測量就是一種距離測量，傳統的電極法是采用差位分布電極，通過給電或脈沖來檢測液面，電極長期浸泡于水中或其他液體中，極易被腐蝕、電解，失去靈敏性。由于超聲波具有強度大，方向性好等特點，利用超聲波測量距離就可以解決這些問題，因此超聲波測量距離技術在工業控制、勘探測量、機器人定位和安全防范等領域得到了廣泛的應用。超聲波測距電路可以由傳統的模擬或者數字電路構建，但是基于這些傳統電路構建的系統往往可靠性差，調試困難，可擴展性差，所以基于單片機的超聲波測距系統被廣泛的應用。通過簡單的外圍電路發生和接收超聲波，單片機通過采樣獲取到超聲波的傳播時間，用軟件來計算出距離，其測量電路小巧，精度高，反映速度快，可靠性好。二．超聲波測距的原理 超聲波的基本理論 超聲波是一門以物理、電子、機械、以及材料科學為基礎的、各行各業都要使用的通用技術之一。該技術在國民經濟中，對提高產品質量，保障生產安全和設備安全運作，降低生產成本，提高生產效率特別具有潛在能力。因此，我國對超聲波的研究特別活躍。超聲技術是通過超聲波的產生、傳播以及接收的物理過程完成的。超聲波具有聚束、定向及反射、投射等特性。按超聲波振動輻射大小不同大致可以分為：用超聲波使物體或物性變化的功率應用，稱之為功率超聲；用超聲波獲取信息，稱為檢測超聲。超聲波是聽覺閾值之外的振動，其頻率范圍在10——10Hz，其中通常的頻率大約在10——3之間。超聲波在超聲場（被超聲波充滿的范圍）傳播時，如果超聲波的波長與超聲場相比，超聲場很大，超聲波就像處在一種無限的介質中，超聲波自由地向外擴散；反之，如果超聲波的波長與相鄰介質的尺寸相近，則超聲波受到界面限制不能自由的向外擴散。于是超聲波在傳播過程中有如下的特性和作用： 超聲波的傳播速度超聲波在介質中可以產生三中形式的振蕩波：橫波——質點振動方向垂直于傳播方向的波；縱波——質點振動方向與傳播方向一致的波；表面波——質點振動介于縱波和橫波之間，沿表面傳播的波。橫波只能在固體中傳播，縱波能在固體液體中和氣體中傳播，表面波隨深度的增加其衰減很快。為了測量各種狀態下的物理量多采用縱波形式的超聲波。超聲波的頻率越高，越與光波某些特性相似。 超聲波與氣其他聲波一樣，其傳播速度與介質密度和彈性特性有關。 超聲波在氣體和液體中，其傳播速度C=（）式中 ——介質的密度； ——絕對壓縮系數。 可以推導出超聲波在空氣種傳播速度。（T為環境溫度）。 超聲波在固體中的傳播速度分兩種情況： (1)縱波在固體介質中的傳播速度 其傳播與介質的形狀有關。