超声波测距仪资料

HC-SR04模块的使用
• 初始化时将trig和echo端口都置低，首先向给 trig 发 送至少10 us的高电平脉冲（模块自动向外发送8个40K的 方波），然后等待，捕捉 echo 端输出上升沿，捕捉到上 升沿的同时，打开定时器开始计时，再次等待捕捉echo的 下降沿，当捕捉到下降沿，读出计时器的时间，这就是超 声波在空气中运行的时间，按照如下计算公式 测试距离 =(高电平时间*声速(340M/S))/2就可以算出超声波到障碍 物的距离。
3. 硬件选择
• 3.1.单片机的选择 • 在这个设计中单片机选用的是STC90C51(如图3-1),它内部
集成了功能强大的中央处理器。具有以下标准的功能：32 个I/O口线，看门狗（WDT），4k字节的Flash闪速存储器， 128字节的内部RAM，一个向量两级中断结构，两个16位定 时/计数器，两个数据指针，片内振荡器及时钟电路，一 个全双工串行通信口。CPU的工作在空闲方式下停止，但 允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。 掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其 它所有部件工作直到下一个硬件复位。 STC90C51集成了 几乎完善的8位中央处理单元，处理功能强，中央处理单 元中集成了方便灵活的专用寄存器，硬件的加，减，乘， 除法器和布尔处理机以及各种逻辑运算和转移指令，这给 应用提供了极大的便利。
3.2超声波模块的选择
• 在超声波测距仪设计中，采用HC-SR04超声波模块（如 图），它性能稳定，测度距离精确，模块高精度，盲区小。 可以用来设计机器人避障 、 物体测距 、 液位检测等领 域。
• HC-SR04超声波测距模块设计的嵌入式系统这样的项目。它的分辨率 为0.3和测距距离为2cm至500厘米。它采用一个5V直流电源供电，待 机电流小于2mA。该模块发送的超声波信号，拿起其回波，测量所经 过的时间之间的两个事件和输出波形，其高的时间是由测得的时间的 距离成正比的调制。
2.2 超声波测距原理
• 由于超声波指向性强，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，如测距仪和物 位测量仪等都可以通过超声波来实现。那么超声波测距的 原理是什么呢？下面简单介绍一下超声波测距的原理。 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 返回来，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340m/s，根据计时器记录的时 间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即： s=340t/2 。这就是所谓的时间差测距法。超声波测距的 原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波 在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的 时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。
2.方案论述ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 超声波测距仪利用超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播距 离较远的特点测量两点之间的距离的仪器。这个设计就是利用超声波 传输中的距离与时间的关系，采用了STC90C51单片机对超声波仪进 行控制及数据处理，设计出了能够精确测量两点间距离的超声波测距 仪。该测距仪主要是由单片机主控模块、显示模块、超声波发射模块、 接收模块所构成。其中采用STC90C51单片机作为主控模块，用来控 制超声波的发出和接受，并且计算距离。用超声波模块HC-SR04发出 和接受超声波，用3位数码管作为显示模块。本次设计的超声波测距 仪，具有迅速、操作方便、计算简单、易于做到实时控制，并且测量 精度较高的特点。测量范围可达到25cm～350cm，其误差1cm左右。 在理论分析上达到了本次课设的要求。
4.软件设计
• 4.1主程序设计
• 根据模块的划分原则， • 将该程序划分为初始化 • 模块、超声波发射控制 • 子程序、等待回波子程 • 序和显示子程序模块， • 这四个程序模块构成了 • 整个系统软件的主程序 • 主程序程序流程图如图 • 4-1所示。
• HC-SR04超声波模块引脚介绍 HC-SR04具有四个引脚即Vcc时，触发 器，回声，GND和它们在下面详细解释。 a.VCC：5V DC电源连接到该 管脚。 b.触发：触发信号开始发送到该管脚。触发信号必须是脉冲 10US的时候。当模块接收到有效的触发信号时，它会发出8个脉冲从 发射40KHz的超声波声。这种声音的回声回升的接收器。 c.回声： 在此引脚，模块输出的波形以很高的时间与距离成正比。 d.GND地连 接到该引脚。
2.1 总体方案设计
• 超声波具有指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播距离 较远的特点，常用于测量两点之间的距离。本系统要求以 单片机为核心，选择超声波发射电路和超声波接收电路， 组成一个超声波测距仪，并显示两点之间的距离。 超声 波测距仪设计中我们采用单片机作为核心，其中包括时钟 电路，复位电路；以超声波模块作为超声波发射和接受装 置；以三位数码管作为显示模块，总体设计方案如图：
3.3 显示单元选择
• 显示单元是计算机系统开发时使用的主要设备之一，它可 将计算机的运算结果、中间结果、存储器地址以及存储器、 寄存器中的内容显示出来，从而实现人机对话。可以做显 示器的有：LED,LCD,CRT等。CRT就是常见的显像管式的显 示器。优点是颜色视觉效果好，视角宽，可靠性高，便宜； 缺点是体积大耗电多，有微量的X射线辐射。LED就是发光 二极管。LED一般适合做大屏幕的显示设备，最突出的有 点那就是屏幕尺寸可以不受限制，亮度可以做的很高，其 他的如显色性、对比度等都不如CRT显示器。 但是考虑 到本设计需要显示测量距离，补偿温度以及危险，保持 ， 安全等警告信号。所以选择采用128*64液晶模块。
超声波测距仪
组员： 指导老师：
1.设计的要求
• 1) 具有超声波测距功能，测量距离0.20m~5.00m测距精度 ±1㎝。
• 2) 实时显示测量的距离，显示格式为：X.XXm。 • 3) LED提醒显示：距离在0.40m~1.00m，表示“危险距离”
并用红色LED灯指示；距离在1.00m~2.00m，表示“保持距 离”，并用黄书LED灯指示；距离在2.00m以上，表示“安 全距离”并用绿色LED灯指示。