超声波测距仪资料
超声波测距仪使用方法说明书
超声波测距仪使用方法说明书1. 概述超声波测距仪是一种常用的测量仪器，通过发射超声波脉冲并接收其回波来测量距离。
本说明书将详细介绍超声波测距仪的使用方法，以便用户能够正确、高效地操作该仪器。
2. 准备工作在开始测量之前，确保以下准备工作已经完成：2.1 确认超声波测距仪的电源已经连接，并处于正常工作状态。
2.2 确认被测物体与测距仪之间没有遮挡物，以保证测量的准确性。
2.3 选择合适的工作模式和单位，根据实际需要进行相应的设置。
3. 测量步骤3.1 启动仪器按下电源开关，待超声波测距仪正常启动后，屏幕上将显示相关的操作提示。
3.2 定位测量目标将测距仪对准待测物体，使其成为屏幕上的测量目标。
可以通过调整测距仪的方向和角度来精确定位。
3.3 发射超声波脉冲按下“发射”按钮，超声波测距仪将发射一组超声波脉冲，并记录下发送时刻。
3.4 接收回波当超声波脉冲遇到物体并被反射回来时，测距仪将接收到回波，并记录下接收时刻。
3.5 计算距离根据发送和接收时刻之差，超声波测距仪可以计算出测量目标与仪器之间的距离。
4. 测量注意事项4.1 避免测量目标表面有较强的光照或强烈的声音，以免影响超声波的传播和接收。
4.2 在测量长距离时，要保持仪器与测量目标之间的直线视线，以减小测量误差。
4.3 对于不规则形状的物体，建议进行多次测量并取平均值，以提高测量结果的准确性。
4.4 定期检查超声波测距仪的探头是否清洁，避免灰尘或其他杂质的影响。
5. 故障排除在使用超声波测距仪过程中，可能会遇到一些常见的故障情况，以下是一些常见问题的排除方法：5.1 无法启动或显示异常：检查电源连接是否正常，试试更换电池或充电。
5.2 测距不准确：确认测量目标与测距仪之间没有遮挡物，并确保仪器正确定位。
5.3 回波信号弱：检查探头是否干净，并调整适当的增益和灵敏度。
5.4 其他问题：如有其他问题，请参考产品说明书或联系售后服务。
6. 常见应用场景超声波测距仪在多个领域具有广泛的应用，包括建筑工程、机械制造、物流仓储等。
超声波测距仪说明书
湄洲湾职业技术学院超声波测距仪说明书系别: 自动化工程系年级:10级专业: 电气自动化技术姓名: 郑学号:**********导师姓名: 李志杰职称: 讲师2013年05月29日目录1 前言 (1)2 系统设计参数要求 (2)3 系统设计 (3)3.1系统设计总体框图 (3)3.2超声波测距原理 (4)3.3系统构成 (5)3.4硬件电路设计 (5)3.5传感器介绍 (6)3.5.1超声波传感器原理 (6)4 系统模块 (7)4.1超声波发射模块 (7)4.2超声波接收模块 (8)4.3LCD显示模块 (9)4.4系统印刷电路板的制作图 (9)5 系统软件设计 (10)5.1超声波测距的算法 (10)5.2程序流程图 (10)5.3超声波温度补偿子程序流程图 (11)5.4超声波测距子程序流程图 (12)5.5系统操作说明 (13)5.6系统操作注意事项 (13)参考文献 (14)致谢语 (15)系统附录 (16)附录一原理总图 (16)附录二印刷电路图 (17)附录三元件清单 (18)附录四程序流程 (19)1 前言本设计是以单片机技术为基础，实现对前方物体距离的测量。
根据超声波指向性强,能量消耗慢,在介质中传播距离远的特点,利用超生波传感器对前方物体进行感应，经过单片机中的程序对超声波传感器发射和接收的超声波信号进行分析和计算处理，最后将处理结果在LCD1602上显示。
STC89C52单片机的超声波测距系统,此系统根据超声波在空气中传播反射原理,把超声波传感器作为接口部件,利用超声波在空气中传播的时间差来测量距离,设计了一套超声波检测系统。
该系统设计主要由主控制器模块、超声波发射模块、超声波接收模块和显示模块等四个基本模块构成，用接收部分接收超声波。
本设计利用两个中断，在发射信号时，打开定时器中断0和外部中断0使定时器计时，接收到发射超声波信号时，外部中断0关闭中断，这时定时器中断0计录的时间就为超声波传播经过测距仪到前方物体的来回时间。
超声波测距仪的设计与调试-接收部分PPT培训课件
如何实现高精度的测距，以及在多障碍物环境下如何准确判断障碍物的 位置和距离。
实际应用案例二
案例名称
机器人避障系统
描述
在机器人避障系统中，通过安装超声波测距仪，机器人能够实时感 知周围环境，检测障碍物的距离，自动调整行进路线，实现自主避 障。
技术难点
如何处理复杂环境下的噪声干扰，以及如何提高测距的实时性和准确 性。
接收部分的软件设计
数据采集
编写软件程序，通过ADC （模数转换器）实时采集 接收到的超声波信号数据。
信号处理算法
根据实际情况，设计适当 的信号处理算法，如滤波、 去噪、特征提取等，以提 高测距精度。
数据输出
将处理后的数据输出到显 示界面或通过串口发送到 上位机进行进一步处理。
03 超声波测距仪接收部分调 试
实际应用案例三
案例名称
管道检测系统
描述
在管道检测系统中，通过将超声波测距仪搭载在管道检测 设备上，能够实时检测管道内部的状况，如管道的腐蚀程 度、堵塞情况等。
技术难点
如何克服管道内部的复杂环境，如液体、气体等对超声波 传播的影响，以及如何提高测距的精度和稳定性。
THANKS FOR WATCHING
此外，随着物联网和智能传感器技术的发展，超声波测距仪 在智能家居、智能安防等领域的应用也越来越广泛。
超声波测距仪的发展趋势
未来，随着材料科学、微电子技术和算法的进步，超声波测距仪将朝着 更小、更轻、更准确的方向发展。
新型材料和制造工艺的应用将有助于减小测距仪的体积和重量，提高其 便携性和灵活性。同时，随着算法的改进和数据处理能力的提升，超声
等措施。
测量误差大
总结词
测量误差大是超声波测距仪常见的问 题之一，表现为测量结果与实际距离 存在较大偏差。
超声波测距仪操作指南说明书
超声波测距仪操作指南说明书一、产品概述超声波测距仪是一种使用超声波技术进行测距的仪器。
该仪器可以广泛应用于建筑、工程、仓储、物流等领域，用于测量物体与测距仪之间的距离。
二、产品特点1. 高精度测量：超声波测距仪采用先进的超声波技术，能够精确测量物体与测距仪之间的距离，并具备高精确度。
2. 快速响应：该测距仪具有快速响应的能力，可以及时给出测量结果。
3. 多功能设计：超声波测距仪尤其适用于需要进行反复测量的环境，它不仅可以测量距离，还可以提供体积、面积等其他相关数据。
4. 易于操作：该测距仪采用简单的操作界面，用户可以轻松进行操作，并能够快速上手。
三、产品使用步骤1. 打开超声波测距仪：按下开关按钮，开启测距仪。
2. 进行初步设置：进入设置菜单，根据实际需求选择测量单位（如厘米、米）以及其他设置选项。
3. 对准测量目标：将测距仪对准待测量的目标物体，确保无遮挡物干扰，距离尽量垂直测量。
4. 进行测量：按下“测量”按钮，测距仪将向目标物体发出超声波信号，并通过测量回波时间计算出距离。
5. 查看测量结果：测距仪会在显示屏上显示测得的距离数值，并可在菜单中设置是否显示其他相关数据，如体积、面积。
6. 关闭超声波测距仪：在使用完毕后，按下开关按钮，关闭测距仪。
四、使用注意事项1. 避免使用在极端环境下：超声波测距仪对于极端高温、低温、潮湿等环境不适用，应避免在此类环境中使用。
2. 避免测量透明物体：超声波无法准确测量透明物体的距离，应避免对透明物体进行测量。
3. 避免测量不规则形状物体：对于形状不规则的物体，测量结果可能存在误差，应注意。
4. 避免测量过程中晃动：在测量过程中，避免手部晃动或移动，以确保测量结果的准确性。
5. 定期校准：为了确保测量结果的准确性，定期进行校准是必要的。
五、常见问题解答1. 为什么测量结果不准确？可能是测距仪与目标物之间存在遮挡物，或者测量时手部晃动等原因导致测量结果不准确。
希玛超声波测距仪说明书
希玛超声波测距仪说明书一、介绍希玛超声波测距仪是一种利用超声波技术进行测量的仪器。
它可以精确测量物体与测距仪之间的距离，并将结果显示在仪器的屏幕上。
希玛超声波测距仪具有测量范围广、精度高、反应迅速等特点，广泛应用于工业、建筑、交通等领域。
二、工作原理希玛超声波测距仪采用超声波脉冲回波测距原理。
当测距仪发出超声波脉冲时，脉冲经过空气传播到目标物体表面，然后被目标物体反射回来。
测距仪接收到反射回来的脉冲后，通过计算时间差来确定物体与测距仪之间的距离。
三、使用方法1. 打开测距仪电源开关，确保仪器正常启动。
2. 将测距仪对准目标物体，使其与目标物体保持一定距离。
3. 按下测量按钮，测距仪发出超声波脉冲，并开始计时。
4. 等待测距仪接收到反射回来的脉冲，停止计时。
5. 仪器屏幕上显示的数值即为目标物体与测距仪之间的距离。
四、注意事项1. 使用测距仪时，需要保持测距仪与目标物体之间的直线传播路径。
避免有障碍物阻挡。
2. 测距仪的测量范围和精度会受到环境条件的影响。
在复杂环境中使用时，需要根据实际情况进行调整和修正。
3. 长时间不使用测距仪时，建议关闭电源开关，以节省电量并延长仪器寿命。
4. 使用测距仪时，应避免将其暴露在潮湿、高温或强磁场等恶劣环境中，以免损坏仪器。
五、常见问题解答1. 问：测距仪显示的距离有误差，怎么办？答：可能是因为使用环境不理想或操作不当导致的。
可以尝试重新调整测距仪位置，或者进行校准操作。
2. 问：测距仪是否可以测量非常小的距离？答：希玛超声波测距仪的测量范围通常为几厘米到几十米，对于非常小的距离可能不太适用。
3. 问：测距仪可以在暗处使用吗？答：测距仪的工作原理是利用超声波进行测量，与光线无关，因此可以在暗处正常使用。
六、总结希玛超声波测距仪是一种精确、方便的测量工具，广泛应用于各个领域。
使用希玛超声波测距仪时，需要注意使用环境和操作方法，以确保测量结果的准确性。
希玛超声波测距仪的优点在于测量范围广，精度高，反应迅速，可以满足不同场景下的测量需求。
超声波测距仪原理
超声波测距仪原理
超声波测距仪是一种利用超声波的特性来测量距离的仪器。
它的测量原理基于声波在不同介质中传播速度不同的特点。
超声波是一种高频声波，其频率通常在20kHz到1GHz之间。
超声波测距仪通过发射超声波并接收其反射信号，来计算测量物体与测距仪之间的距离。
超声波测距仪由发射器和接收器两部分组成。
发射器发射出超声波脉冲，然后接收器接收到脉冲的反射信号。
测距仪通过计算脉冲信号的往返时间，并结合声波在空气中的传播速度，来确定物体与测距仪之间的距离。
具体测量过程如下：
1. 发射器发出一个超声波脉冲。
2. 超声波脉冲在空气中迅速传播，当遇到物体时会发生一部分反射。
3. 接收器接收到反射的超声波信号。
4. 通过计算脉冲的往返时间，即从发射到接收的时间间隔，可以得到声波在空气中行进的时间。
5. 根据声波在空气中的传播速度（通常为343米/秒），可以
利用时间和速度的关系来计算出物体与测距仪之间的距离。
超声波测距仪的精确度取决于发射器和接收器的性能，以及环境的影响。
例如，超声波在不同介质中的传播速度会有所不同，因此在不同介质中测量距离时需要进行相应的校正。
总的来说，超声波测距仪利用声波的传播速度和往返时间的关系来测量距离。
它被广泛应用于工业领域中的测量和控制系统中，常见的应用包括距离测量、物体检测和障碍物避免等。
超声波测距资料知识讲解
超声波测距资料资料超声波测距传感器SDM-IO本模块最远测试距离是1500mm,测量周期10ms专为小车设计。
１、本模块性能稳定，测度距离精确。
能和国外的SRF05,SRF02等超声波测距模块相媲美。
模块高精度，首创无盲区（0cm开始测量）,稳定的测距是此产品成功走向市场的有力保障。
2 主要技术参数：1）使用电压：DC3.8-5.5V2）静态电流：小于8mA3）输出TTL电平4）感应角度：不大于15度5）探测距离：0cm-1500mm6）高精度：可达3mm接线方式，VCC、trig（控制端）、 echo（接收端）、 GND模块主要特点:(1)超微型,只相当于两个发射,接收头的面积,已经没法再小了.(2)无盲区(8mm内成三角形误差稍大).(3)反应速度快,10ms的测量周期,不容易丢失高速目标。
(4)发射头,接收头紧靠,和被测目标基本成直线关系(8mm内还是大三角形,这个是发射,接收头的物理形状决定了).(5)模块上有LED指示,方便观察和测试!1:超声波测距原理超声波是一种频率比较高的声音,指向性强.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。
由此可见，超声波测距原理与雷达原理是一样的。
测距的公式表示为：L=C×T式中L为测量的距离长度；C为超声波在空气中的传播速度；T为测量距离传播的时间差(T为发射到接收时间数值的一半)。
已知超声波速度C=344m/s (20℃室温)超声波传播速度误差超声波的传播速度受空气的密度所影响，空气的密度越高则超声波的传播速度就越快，而空气的密度又与温度有着密切的关系,近似公式为：C=C0+0.607×T℃式中：C0为零度时的声波速度332m/s；T为实际温度(℃)。
对于超声波测距精度要求达到1mm时，就必须把超声波传播的环境温度考虑进去。
2:超声波模块使用方法使TRIG=0,最少延迟10us的时间,然后TRIG=1,超声波模块此时开始启动一个测量周期,发射若干个40khz的声波,然后启动10ms的定时器等待反射波,如果收到反射波,模块的ECHO输出一个宽度为150us的负脉冲,从TRIG=1到ECHO=0的时间即为从发射到收到发射波的时间.3:为什么距离最远只有1500mm?本传感器专为智能小车等微型设备而设计,适合小范围,小空间,封闭空间的场合,大家知道,超声波传输速度低,衰减时间长,如果一味追求距离,就会导致响应时间长,丢失目标,在室内等封闭场合会形成多次发射震荡,传感器就无法正常工作了.下面从传感器的反应时间来分析距离的问题:超声波空气中速度每秒约340米,折算成毫秒,就是340mm/ms,探测距离为1500mm的话,探测到回波的距离就是3000mm,超声波的传输时间是9ms,加上电路延迟,传感器的能量延迟,再预留一些保护时间(让上次超声波能量消失),每次测量时间就是10ms.10ms的反应速度对于智能小车来说是合适的,高速运动时不会丢失目标.现在市面有一种传感器是5米,这个5米是最大距离,探测目标一般是墙面等大发射面,对于小目标是不可能达到的,先不管这个小目标到底是多少距离了,我们从传感器的反应时间来分析.这种传感器的时序跟我们的不同,它是先收到反馈然后再从Echo的脉宽上反馈出来的,而不是从echo和trig的时差来反馈的,这样传感器的反应时间又增加了一倍!这样5米传感器的反应时间最少是(上面计算1米的最少时间是6ms):5*6*2=60ms!就算最快60ms的测量周期,对于智能小车能应用已经太迟钝了!当主控CPU探测到目标时,小车恐怕已经撞上去了!4:你的超声波发射和接收头靠的很近,为什么?大家看到的超声波传感器一般发射和接收头分得比较开,是因为靠的越近发射头的横向波能量传递给接收头的越高,导致盲区变得很大,甚至无法正常工作,让发射头和接收头分开点是不得以而为之,这样带为的坏处是发射头,接收头和测量物体之间是三角形连接!很明显距离越近,三角形的角度就越大,这样就带来误差了.而本店传感器的发射头和接收头是紧密挨在一起的,和探测目标就是平行关系,而不是三角关系.5:你的超声波模块真的无盲区?千真万确!商品图片里带有示波器的截图,大家可以看到发射波和反射波的时间关系,反射波只有一个!本超声波传感器独创性的消除了横向干扰波,最小测量距离从0开始.6:计算距离为什么要减去固定延迟?超声波发射头和接收头的内部晶体和外体有一个固定距离,电路也有固定延迟,总延迟时间为250us,当减去这个250us延迟时程序要做一些容错判断,因为近距离(10mm内)误差较大(距离在10mm范围内,发射头,接收头,和目标形成大三角形,测量误差大),t2-t1非常接近250us时当作0距离处理,当t2-t1>250us时可线性处理.7:不同物体测量距离不同?对!因为超声波就是频率高些的声音,不同材料,形状的物体对声音的吸收率不同,反射角度不同,只有反射到接收头(也就是超声波发射的方向)的能量才会被探测到,所以不同物体测量的有效测量距离不同.一般来说,平面光滑的物体(如镜面)反射距离最远,通常说的最大探测距离指的就是这类物体,细小的物体探测距离很近很多,如细棉线,面积小,而且吸收声音,就探测不到.下面列举实际物体的最大探测距离:1.圆珠笔,200mm2.手,400mm3.1mm粗带塑料套的电线,30mm4.游标卡尺,450mm5.人体(穿厚衣服),400mm6.墙面,1200mm(最大1500mm左右,需要垂直测量)7.1mm粗细棉线,探测不到8.竹牙签,40mm8:有应用例程吗?有,下面引用一个位网友的程序,用51单片机做的控制,功能是每隔12ms重复测量,并把测量结果发送到串口,在PC上用sscom32程序观察.在这个例子中,用到了两个IO,一个做输入,一个做输出,如果IO紧张,能不能用更少的IO呢?可以的,具体见下一个问答.#include"reg51.h"#include"sio.h"sbit TRIG=P2^7;sbit ECHO=P2^6;#define XTAL19660800L#define PERIOD12MS(12L*XTAL/12L/256L/1000L)#define DISTANCE_PARAM (XTAL / 10000L)void delay(unsigned int t){while(t--);}void main(void){EA=0;TMOD&=~0x0F;//clear timer0mode bitsTMOD|=0x01;//put timer0into MODE1 ,16bitcom_initialize();/*initialize interrupt driven serial I/O*/com_baudrate(14400);/*setup for14400baud*/EA=1;// Enable Interruptswhile(1){unsigned int distance;unsigned char dh, dl;START:TR0 = 0;TL0=0;TRIG=0;//发出一个负脉冲,启动一个测量周期delay(100);TRIG=1;//开始测量TR0=1;//同时启动定时器0while(ECHO)//监视ECHO信号{if(TH0>=PERIOD12MS)//一个测量周期超时goto START;}TR0=0;//停止计时//计算距离:为了提高精度,分母分子取合适的数值,定时器计数换算成时间*声速(340),得到以mm为单位distance = ((TH1 * 256 + TL1) * 12L * 34L) / DISTANCE_PARAM / 2;if (distance >= 30)distance -= 30;elsedistance = 0;dh = distance >> 8;com_putchar(dh);com_putchar(dl);TR0=1;while(TH0<PERIOD12MS);//保持大约12ms的测量周期}}9:IO紧张,可以用更少的IO吗?可以,但需要理解,这一个IO是半双工操作的,也就是说,主控CPU输出的时候,模块只能输入,模块输出的时候,CPU只能输入,为了避免出错导致主控和模块同时输出,主控CPU的IO和模块的TRIG,ECHO之间串联一个合适的电阻保护,如1k,这样即使程序出错,硬件也不会损坏.主控CPU----[1k电阻]-----TRIG,ECHO连接在一起.#include"reg51.h"#include"sio.h"sbit TRIG=P2^0; //主控单片机的P2.0同时连接模块的TRIG,ECHO,中间串1k电阻sbit ECHO=P2^0;#define XTAL19660800L#define PERIOD12MS(12L*XTAL/12L/256L/1000L)#define DISTANCE_PARAM (XTAL / 10000L)void delay(unsigned int t){while(t--);}void main(void){EA=0;TMOD&=~0x0F;//clear timer0mode bitsTMOD|=0x01;//put timer0into MODE1 ,16bitcom_initialize();/*initialize interrupt driven serial I/O*/com_baudrate(14400);/*setup for14400baud*/EA=1;// Enable Interruptswhile(1){unsigned int distance;unsigned char dh, dl;START:TR0 = 0;TH0=0;TL0=0;TRIG=0;//发出一个负脉冲,启动一个测量周期delay(100);TRIG=1;//开始测量TR0=1;//同时启动定时器0while(ECHO)//监视ECHO信号{if(TH0>=PERIOD12MS)//一个测量周期超时goto START;}TR0=0;//停止计时//计算距离:为了提高精度,分母分子取合适的数值,定时器计数换算成时间*声速(340),得到以mm为单位distance = ((TH1 * 256 + TL1) * 12L * 34L) / DISTANCE_PARAM / 2;if (distance >= 30)distance -= 30;elsedistance = 0;dh = distance >> 8;dl = distance;com_putchar(dh);com_putchar(dl);TR0=1;while(TH0<PERIOD12MS);//保持大约12ms的测量周期}}10:需要更短周期的测量,可以吗?可以,模块只捕获第一个反射信号,ECHO输出(150us脉冲)后马上等待下一个测量命令(TRIG上的脉冲),如果主控CPU监控ECHO的电平信号,在ECHO从0变到1后马上就可以进行下一轮测量了,而不必等到10ms后再进行测量.但需要注意:超声波有可能多次来回发射(在被测物体距离很近或很封闭的空间),连续测量如果碰到这种场合就有可能收到错误的信号,导致测得的距离不准确了.11:抗干扰性如何?抗干扰性能比较强.设计上有几个措施:1.尽量降低输入阻抗,阻抗越高越容易引入干扰;2.模块设计的距离比较近,信号放大倍数只满足此距离;3.一般干扰源离模块越近,越容易干扰,模块对近距离的信号进行了衰减.经实际测试,模块对近距离的噪音(击掌,口哨,音频喇叭)干扰不产生动作,但较强机械震动有时会产生干扰(有较强谐波,含40khz成分),因此超声波模块避免跟可能产生振动的物体硬连接,中间可以用橡胶等减震,这样就能可靠工作了.12:探测角度?近距离探测角度比较大,约60度,越远距离,探测角度越小,最远处接近0度.13:模块有其他接口方式吗?有.另有TTL串口模式.其他如IIC,SPI可以定做,但最常用的是IO和TTL接口方式,具体咨询店主.。
超声波测距详细资料
超声波测距板学习板超声波测距学习板，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。
要求测量范围在0.27~4.00m，测量精度1cm，测量时与被测物体无直接接触，能够清晰稳定地显示测量结果。
超声波测距原理超声波发生器内部结构有两个压电晶片和一个共振板。
当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。
反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波本时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，就成为超声波接收器。
在超声探测电路中，发射端得到输出脉冲为一系列方波，其宽度为发射超声的时间间隔，被测物距离越大，脉冲宽度越大，输出脉冲个数与被测距离成正比。
超声测距大致有以下方法：① 取输出脉冲的平均值电压，该电压 (其幅值基本固定 )与距离成正比，测量电压即可测得距离；② 测量输出脉冲的宽度，即发射超声波与接收超声波的时间间隔 t，故被测距离为 S=1／2vt。
本测量电路采用第二种方案。
由于超声波的声速与温度有关，如果温度变化不大，则可认为声速基本不变。
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。
超声波测距适用于高精度的中长距离测量。
因为超声波在标准空气中的传播速度为331.45米/秒，由单片机负责计时，单片机使用12.0M晶振，所以此系统的测量精度理论上可以达到毫米级。
超声波学习板采用AT89C51或AT89S51单片机,晶振:12M,单片机用P1.0口输出超声波换能器所需的40K方波信号,利用外中断0口监测超声波接收电路输出的返回信号,显示电路采用简单的4位共阳LED数码管,段码用74LS245,位码用8550驱动.超声波测距的算法设计: 超声波在空气中传播速度为每秒钟340米（15℃时）。
X2是声波返回的时刻，X1是声波发声的时刻，X2-X1得出的是一个时间差的绝对值，假定X2-X1=0.03S，则有340m×0.03S=10.2m。
超声波测距
三、软件、硬件设计
3.1纯硬件版测距仪
555单 稳态触 发电路 40KHz 超声波 发生电 路 超声波 驱动电 路
发射器
显示
信号 处理
信号 放大
接收器
电源电路
555单稳态触发电路
由555构成 的单稳态触 发电路为后 续超声波发 生电路提供 触发电平， 由 T=(R6+2*R 4)*C*ln2， 可得： T=28ms。
超声波测距仪
工训中心 唐建祥
要求：
要求能够测量20—200mm的距离，采用 电池供电，尽可能地降低功耗，尽可能 地缩小测距仪的体积，并能够直观地显 示距离信息。
超声波测距仪主要内容
一、前言 二、测量方法 三、硬件、软件设计 四、测量结果
一、前言
测距技术在物位检测、医疗探伤、汽车防撞等民 用、工业领域应用广泛，由于超声波的速度相对 于光速要小的多，其传播时间就比较容易检测， 并且易于定向发射，方向性好，发射强度好控制， 且不受电磁干扰影响，因而利用超声波测距是一 种有效的非接触式测距方法。
距离 mm
40 600 800 1000 1200 1400 1650 1850
实测 mm
407 603 800 992 1193 1396 1657 1856
距离 mm
450 650 850 1050 1250 1500 1700 1900
实测 mm
455 652 843 1044 1245 1497 1702 1906
+5V
R
x
0.1μF
1
R
C
0
6
1
0
K
G
N
G
D
0.1μF
超声波测距(高度定位控制和测量系统)3图俱全
目录摘要 (2)第一章系统总体设计方案 (4)1.1 超声波测距原理 (4)1.2 超声波测距系统 (4)第二章系统的硬件设计 (5)2.1 超声波发生电路 (5)2.2 超声波接收电路 (6)2.3 温度的补偿 (8)2.4 LED动态显示电路 (8)第三章系统软件设计 (9)3.1 主程序结构 (10)3.2 中断程序结构 (11)3.3回波接收程序 (11)第四章误差分析 (12)4.1.时间误差 (12)4.2.超声波传播速度误差 (12)第五章调试 (12)第六章整机原件清单 (13)第七章总结 (13)7.1设计任务完成情况 (13)7.2 心得体会 (14)参考文献 (15)附录一 (16)附录二 (17)附录三 (18)摘要高度定位控制和测量系统也就是我们常说的超声波测距。
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。
而电子技术及压电陶瓷材料的发展，使高度定位控制和测量系统得到了迅速的发展。
超声测距是一种非接触式的检测技术。
与其它方法相比，它不受光线、被测物处于黑暗、有灰尘、烟雾、电磁干扰、有毒等恶劣的环境下有一定的适应能力。
因此在液位测量、机械手控制、车辆自动导航、物体识别等有广泛应用。
特别是应用于空气测距，由于空气中波速较慢，其回波信号中包含的沿传播方向上的结构信息很容易检测出来，具有很高的分辨率，因而其准确度也较其它方法为高;而且超声波传感器具有结构简单、体积小、信号处理可靠等特点。
关键字：传感器、测距、测量系统、设计、高度定位PICKHighly positioning control and measurement system is also we often say the ultrasonic ranging. Due to the strong, the energy consumption of ultrasonic directivity slowly in the medium of communication, distance, and is often used to measure the distance of ultrasonic, such as rangefinder and material level measurement instrument etc can all through the ultrasonic. And electronic technology and the development of piezoelectric ceramic materials, high positioning control and measuring systems have been developed rapidly.Ultrasonic ranging is a non-contact detection technologies. Compared with other methods, it is light and darkness, the analyte in dust, smoke, electromagnetic interference, toxic etc harsh environments have certain ability to adapt. Therefore, in robot control level measurement, vehicle navigation, automatic object recognition is widely used. Especially the application in the air, the air velocity range due to low, the echo signal along the direction of propagation of contains information on the structure, very easily with high resolution, and its accuracy is higher than other methods for, And the ultrasonic sensor has simple structure, small volume, the characteristic such as being reliable signal processing.Key words: sensor, and measurement system, the design, the high position第一章系统总体设计方案1.1 超声波测距原理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。
超声波测距仪
超声波测距仪
一、实验目的
了解超声波测距的原理；掌握超声波的物理特性；学会产生和探测超声波的方法；分析影响超声波测距精度的因素。
二、实验参考资料
原理图：
PCB图：
三、实验要求
1.产生40KHz的方波，用示波器观察超声发射器和接收器上的波形。
在前方放置障碍物，观察发射与回波之间的波形差异。
2.产生频率40KHz的24个脉冲并发射，利用TimerA模块测量回波延时。
3.推导距离计算公式，并将距离计算、显示出来。
四、实验注意事项
1. 超声波到达被测物体后，除了反射，还会有散射，容易通过墙面等物体引起二次或多次回波。
实验时应避免倾斜入射。
2. 不要多人对同一物体测量，会互相干扰
3. 结果若噪音较大，可多测几次求平均。
五、实验结果
该实验要求写出完整的实验报告，要求如下：
1.实验方法分析：对实验要求的理解和认识、与实验有关的硬件电路分析、所采用的程序设计方法
2.流程图：按实验要求给出汇编程序流程图。
3.控制方法分析：对控制方法进行必要的说明和分析。
4程序清单：给出注释不少于50%的程序清单。
六、发挥部分
1. 查阅相关资料，了解温度、气压等对超声测距的影响。
2.推导消除温度影响的公式，利用板载的DS18B20温度传感器测温度值，消除温度影响。
超声波测距仪使用说明书
超声波测距仪使用说明书一、产品概述超声波测距仪是一种常用的测量工具，能够通过发射超声波并接收回波来测量距离。
本使用说明书将详细介绍超声波测距仪的安装、操作和注意事项，以确保用户正确有效地使用该设备。
二、产品特点1. 高精度测距：超声波测距仪采用先进的超声波传感技术，具有高精度的测量能力。
2. 非接触式测量：使用超声波进行测距，无需物体接触，减少了测量过程中的损耗和影响。
3. 易于使用：超声波测距仪操作简便，具备用户友好的界面和按键设计，使得使用者能够迅速上手。
4. 多功能显示：该设备配备了清晰的液晶显示屏，能够显示测量结果、工作状态等信息。
5. 轻便便携：超声波测距仪体积小巧，重量轻，方便携带和使用。
三、安装步骤1. 打开包装：将超声波测距仪打开包装箱，确保所有附件完整无损。
2. 安装电池：打开超声波测距仪的电池仓盖，将配套电池正确安装，注意正负极的对应关系。
3. 固定支架：如需要，可以将超声波测距仪安装在合适的支架上，确保其稳定性和固定性。
四、操作步骤1. 打开设备：按下电源开关，超声波测距仪将开始工作。
2. 选择测量模式：根据需要，选择合适的测量模式，如单次测量模式、连续测量模式等。
3. 对准目标物体：将超声波测距仪对准需要测量的目标物体，确保设备与目标物体之间没有遮挡物。
4. 发射超声波：按下测量按钮，设备将发射一束超声波，并等待回波信号。
5. 接收回波：设备会接收到目标物体反射回的超声波信号，并进行测量计算。
6. 显示测量结果：测量结果将显示在液晶显示屏上，用户可以查看测量距离等相关信息。
五、注意事项1. 测量范围：超声波测距仪具有一定的测量范围，在使用过程中请确保测量距离在设备规定的范围内。
2. 测量环境：避免在有强烈干扰或噪音的环境下进行测量，以免影响测量结果的准确性。
3. 遮挡物：在进行测量时，确保超声波测距仪与目标物体之间没有遮挡物，以免影响信号的传输和接收。
4. 清洁保养：定期清洁超声波测距仪的传感器和显示屏，避免灰尘和污物的积累影响测量性能。
超声波测距仪DM-01
超声波测距仪DM-011. 什么是超声波测距仪？超声波测距仪是一种利用超声波原理来实现测距的仪器。
它可以通过测量超声波的传播时间来确定距离。
超声波测距仪主要由信号源、发射器、接收器、放大器、计时器和显示器等组成。
2. 超声波测距仪DM-01的特点超声波测距仪DM-01是一款小巧、便携、精确的测距仪器。
它采用最新的超声波技术，能够测量距离范围从2厘米到400米，并具有很高的精确度。
此外，DM-01还具有以下特点：•采用全数字化设计，信号处理更加精确；•支持多种测量模式，例如连续测量、单次测量和最大/最小距离测量等；•显示屏可以在强光下清晰可见，方便户外使用；•具有低电量提示功能，方便及时更换电池。
3. 如何使用超声波测距仪DM-01？使用DM-01非常简单。
首先，需要将电池安装在设备后部的电池仓中，然后按下电源按钮。
此时，屏幕上会显示测量结果。
如果需要进行测量，只需要将DM-01对准测量目标，然后按下“测量”按钮即可。
DM-01会自动发出超声波信号，并计算出与目标的距离，并将结果显示在屏幕上。
根据需要，还可以通过调整测量模式来获得更好的测量效果。
例如，可以选择连续测量模式，在运动中测量目标的距离。
4. 超声波测距仪DM-01的应用场景超声波测距仪DM-01广泛应用于工业、建筑、设备维护、物流等领域。
以下是一些DM-01的典型应用场景：•监测建筑物的高度和深度；•测量空间中物体的距离和尺寸；•检测管道和隧道的尺寸和深度；•测量通风系统的长度和高度；•测量货车上货物的高度和深度；•测量机器人和卡车的距离。
5. 总结超声波测距仪是一种常见的测距仪器，具有精确、便携、易于使用等特点。
DM-01作为其中一款代表性的设备，具有高精度、多种测量模式和广泛的应用场景。
如果您需要进行距离测量，并且需要精确而方便的测量设备，DM-01是您不可或缺的选择。
超声波测距仪设计说明书
1.1设计内容随着科学技术的快速发展，超声波将在传感器中的应用越来越广。
超声波测距与其它非接触式的检测方式方法相比，如电磁的或光学的方法它不受光线，被测对象颜色，电磁干扰等影响。
超声波对于被测物体处于黑暗，有灰尘，烟雾，电磁干扰，有毒等恶劣的环境有一定的适应能力[2]。
因此在液位测量，机械手控制，车辆自动导航，物体识别等方面有广泛应用。
特别是应用于空气测距，由于空气中波速较慢，其回波信号中包含的沿传播方向上的结构信息很容易检测出来，具有很高的分辩力，因而其准确度也较其它方法高，而且超声波传感器具有结构简单，体积小，信号处理可靠等特点[3]。
本次设计主要是利用STC12LE5406AD 单片机、超声波传感器完成测距报警系统的制作，以STC12LE5406AD 为主控芯片，利用超声波对距离的检测，将前方物体的距离探测出来，然后单片机处理运算，与设定的报警距离值进行比较判断，当测得距离小于设定值时，STC12LE5406AD 发出指令控制蜂鸣器报警。
1.2 设计要求随着科学技术的快速发展，超声波将在测距仪中应用越来越广泛。
其原理是：以STC12LE5406AD 为主控芯片，实现发射电路的控制和接收数据的处理，并用数码管显示测量的数据。
具体指标要求是：指标1：测量精度-1~+1cm指标2：显示四位本系统在“报警”方面进行创新，其功能是：创新1：设定报警距离值，当测得距离小于设定值时，蜂鸣器报警1.3 系统总体结构本设计包括硬件和软件设计两个部分。
模块划分为数据采集、按键控制、四位数码管显示、报警等子模块。
电路结构可划分为：超声波传感器、蜂鸣器、单片机控制电路。
就此设计的核心模块来说，单片机就是设计的中心单元，所以此系统也是单片机应用系统的一种应用。
单片机应用系统也是有硬件和软件组成。
硬件包括单片机、输入/输出设备、以及外围应用电路等组成的系统，软件是各种工作程序的总称。
单片机应用系统的研制过程包括总体设计、硬件设计、软件设计等几个阶段。
超声波测距(0.25-10m)
这里介绍一款国外的不使用单片机的超声波测距仪。
本超声波测距仪通过测量超声波发射到反射回来的时间差来测量与被测物体的距离。
可以测量0.35-10m的距离。
实物图如下：原理图如下：一、电路原理1 超声波发射电路由两块555集成电路组成。
IC1（555）组成超声波脉冲信号发生器，工作周期计算公式如下，实际电路中由于元器件等误差，会有一些差别。
条件: RA =9.1MΩ、 RB=150KΩ、 C=0.01μFTL = 0.69 x RB x C= 0.69 x 150 x 103 x 0.01 x 10-6 = 1 msecTH = 0.69 x (RA + RB) x C= 0.69 x 9250 x 103 x 0.01 x 10-6 = 64 msecIC2组成超声波载波信号发生器。
由IC1输出的脉冲信号控制，输出1ms频率40kHz，占空比50％的脉冲，停止64ms。
计算公式如下：条件: RA =1.5KΩ、 RB=15KΩ、 C=1000pFTL = 0.69 x RB x C= 0.69 x 15 x 103 x 1000 x 10-12 = 10μsecTH = 0.69 x (RA + RB) x C= 0.69 x 16.5 x 103 x 1000 x 10-12 = 11μsecf = 1/(TL + TH)= 1/((10.35 + 11.39) x 10-6) = 46.0 KHzIC3（CD4069）组成超声波发射头驱动电路。
2 超声波接收电路超声波接收头和IC4组成超声波信号的检测和放大。
反射回来的超声波信号经IC4的2级放大1000倍（60dB），第1级放大100倍（40dB），第2级放大10倍（20dB）。
由于一般的运算放大器需要正、负对称电源，而该装置电源用的是单电源（9V）供电，为保证其可靠工作，这里用R10和R11进行分压，这时在IC4的同相端有4.5V的中点电压，这样可以保证放大的交流信号的质量，不至于产生信号失真。
超声波测距仪
测量值不准确
可能是由于探头老化、滤芯堵 塞等原因，需要更换探头或清 洗滤芯。
仪器无法启动
检查电源线是否连接良好，仪 器是否有物理损坏。
显示异常
可能是电路故障或显示模块损 坏，需要专业维修人员进行检
查和修复。
05
超声波测距仪的发展趋势与未来展望
技术创新与改进
01
精度提升
通过改进信号处理算法和硬件设 计，提高超声波测距的精度和分 辨率。
实时性优化
02
03
智能化发展
研究更高效的信号传输和处理技 术，降低测距时间延迟，提高实 时性。
结合人工智能和机器学习技术， 实现自动目标识别、测距数据分 析和预测等功能。
应用领域的拓展
机器人与自动化
01
应用于移动机器人、无人机等自动化设备，实现自主导航、避
障等功能。
智能交通
02
用于车辆距离检测、车速控制、安全预警等，提高交通安全性
相对于其他测距方法，超声波测距精度较高。
超声波测距仪的优缺点
• 实时性：能够快速地获取距离信息，实现实时监测和控制。
超声波测距仪的优缺点
受环境影响较大
温度、湿度、气压等因素会影响 超声波的传播速度，从而影响测 量精度。
传播速度慢
相对于电磁波，超声波的传播速 度较慢，因此不适用于需要高速 测量的场合。
超声波测距仪
• 超声波测距仪简介 • 超声波测距仪的组成与结构 • 超声波测距仪的使用与操作 • 超声波测距仪的维护与保养 • 超声波测距仪的发展趋势与未来展望
01
超声波测距仪简介
定义与工作原理
定义
超声波测距仪是一种利用超声波进行 距离测量的仪器。
工作原理
(完整)超声波测距原理及简介
超声波测距原理及简介超声波测距是什么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。
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，因此在移动机器人研制上也得到了广泛的应用。
为了使移动机器人能自动避障行走，就必须装备测距系统，以使其及时获取距障碍物的距离信息（距离和方向）。
本文所介绍的三方向（前、左、右）超声波测距系统，就是为机器人了解其前方、左侧和右侧的环境而提供一个运动距离信息。
超声波测距原理1、超声波发生器为了研究和利用超声波，人们已经设计和制成了许多超声波发生器.总体上讲，超声波发生器可以分为两大类：一类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波。
电气方式包括压电型、磁致伸缩型和电动型等;机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。
它们所产生的超声波的频率、功率和声波特性各不相同，因而用途也各不相同。
目前较为常用的是压电式超声波发生器。
2、压电式超声波发生器原理压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。
超声波发生器内部结构如图1所示，它有两个压电晶片和一个共振板.当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。
反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片作振动,将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收器了。
3、超声波测距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.由此可见,超声波测距原理与雷达原理是一样的。
超声波测距资料
超声波测距资料资料超声波测距传感器SDM-IO本模块最远测试距离是1500mm,测量周期10ms专为小车设计。
１、本模块性能稳定，测度距离精确。
能和国外的SRF05,SRF02等超声波测距模块相媲美。
模块高精度，首创无盲区（0cm开始测量）,稳定的测距是此产品成功走向市场的有力保障。
2 主要技术参数：1）使用电压：DC3.8-5.5V2）静态电流：小于8mA3）输出TTL电平4）感应角度：不大于15度5）探测距离：0cm-1500mm6）高精度：可达3mm接线方式，VCC、trig（控制端）、echo（接收端）、GND模块主要特点:(1)超微型,只相当于两个发射,接收头的面积,已经没法再小了.(2)无盲区(8mm内成三角形误差稍大).(3)反应速度快,10ms的测量周期,不容易丢失高速目标。
(4)发射头,接收头紧靠,和被测目标基本成直线关系(8mm内还是大三角形,这个是发射,接收头的物理形状决定了).(5)模块上有LED指示,方便观察和测试!1:超声波测距原理超声波是一种频率比较高的声音,指向性强.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。
由此可见，超声波测距原理与雷达原理是一样的。
测距的公式表示为：L=C×T式中L为测量的距离长度；C为超声波在空气中的传播速度；T为测量距离传播的时间差(T为发射到接收时间数值的一半)。
已知超声波速度C=344m/s (20℃室温)超声波传播速度误差超声波的传播速度受空气的密度所影响，空气的密度越高则超声波的传播速度就越快，而空气的密度又与温度有着密切的关系,近似公式为：C=C0+0.607×T℃式中：C0为零度时的声波速度332m/s；T为实际温度(℃)。
对于超声波测距精度要求达到1mm时，就必须把超声波传播的环境温度考虑进去。
2:超声波模块使用方法使TRIG=0,最少延迟10us的时间,然后TRIG=1,超声波模块此时开始启动一个测量周期,发射若干个40khz的声波,然后启动10ms的定时器等待反射波,如果收到反射波,模块的ECHO输出一个宽度为150us 的负脉冲,从TRIG=1到ECHO=0的时间即为从发射到收到发射波的时间.3:为什么距离最远只有1500mm?本传感器专为智能小车等微型设备而设计,适合小范围,小空间,封闭空间的场合,大家知道,超声波传输速度低,衰减时间长,如果一味追求距离,就会导致响应时间长,丢失目标,在室内等封闭场合会形成多次发射震荡,传感器就无法正常工作了.下面从传感器的反应时间来分析距离的问题:超声波空气中速度每秒约340米,折算成毫秒,就是340mm/ms,探测距离为1500mm 的话,探测到回波的距离就是3000mm,超声波的传输时间是9ms,加上电路延迟,传感器的能量延迟,再预留一些保护时间(让上次超声波能量消失),每次测量时间就是10ms.10ms的反应速度对于智能小车来说是合适的,高速运动时不会丢失目标.现在市面有一种传感器是5米,这个5米是最大距离,探测目标一般是墙面等大发射面,对于小目标是不可能达到的,先不管这个小目标到底是多少距离了,我们从传感器的反应时间来分析.这种传感器的时序跟我们的不同,它是先收到反馈然后再从Echo的脉宽上反馈出来的,而不是从echo和trig的时差来反馈的,这样传感器的反应时间又增加了一倍!这样5米传感器的反应时间最少是(上面计算1米的最少时间是6ms):5*6*2=60ms!就算最快60ms的测量周期,对于智能小车能应用已经太迟钝了!当主控CPU探测到目标时,小车恐怕已经撞上去了!4:你的超声波发射和接收头靠的很近,为什么?大家看到的超声波传感器一般发射和接收头分得比较开,是因为靠的越近发射头的横向波能量传递给接收头的越高,导致盲区变得很大,甚至无法正常工作,让发射头和接收头分开点是不得以而为之,这样带为的坏处是发射头,接收头和测量物体之间是三角形连接!很明显距离越近,三角形的角度就越大,这样就带来误差了.而本店传感器的发射头和接收头是紧密挨在一起的,和探测目标就是平行关系,而不是三角关系.5:你的超声波模块真的无盲区?千真万确!商品图片里带有示波器的截图,大家可以看到发射波和反射波的时间关系,反射波只有一个!本超声波传感器独创性的消除了横向干扰波,最小测量距离从0开始.6:计算距离为什么要减去固定延迟?超声波发射头和接收头的内部晶体和外体有一个固定距离,电路也有固定延迟,总延迟时间为250us,当减去这个250us延迟时程序要做一些容错判断,因为近距离(10mm内)误差较大(距离在10mm范围内,发射头,接收头,和目标形成大三角形,测量误差大),t2-t1非常接近250us 时当作0距离处理,当t2-t1>250us时可线性处理.7:不同物体测量距离不同?对!因为超声波就是频率高些的声音,不同材料,形状的物体对声音的吸收率不同,反射角度不同,只有反射到接收头(也就是超声波发射的方向)的能量才会被探测到,所以不同物体测量的有效测量距离不同.一般来说,平面光滑的物体(如镜面)反射距离最远,通常说的最大探测距离指的就是这类物体,细小的物体探测距离很近很多,如细棉线,面积小,而且吸收声音,就探测不到.下面列举实际物体的最大探测距离:1.圆珠笔,200mm2.手,400mm3.1mm粗带塑料套的电线,30mm4.游标卡尺,450mm5.人体(穿厚衣服),400mm6.墙面,1200mm(最大1500mm左右,需要垂直测量)7.1mm粗细棉线,探测不到8.竹牙签,40mm8:有应用例程吗?有,下面引用一个位网友的程序,用51单片机做的控制,功能是每隔12ms重复测量,并把测量结果发送到串口,在PC上用sscom32程序观察.在这个例子中,用到了两个IO,一个做输入,一个做输出,如果IO紧张,能不能用更少的IO呢?可以的,具体见下一个问答.#include"reg51.h"#include"sio.h"sbit TRIG=P2^7;sbit ECHO=P2^6;#define XTAL19660800L#define PERIOD12MS(12L*XTAL/12L/256L/1000L)#define DISTANCE_PARAM (XTAL / 10000L)void delay(unsigned int t){while(t--);}void main(void){EA=0;TMOD&=~0x0F;//clear timer0mode bitsTMOD|=0x01;//put timer0into MODE1,16bitcom_initialize();/*initialize interrupt driven serial I/O*/com_baudrate(14400);/*setup for14400baud*/EA=1;//Enable Interruptswhile(1){unsigned int distance;unsigned char dh, dl;START:TR0 = 0;TH0=0;TL0=0;TRIG=0;//发出一个负脉冲,启动一个测量周期delay(100);TRIG=1;//开始测量TR0=1;//同时启动定时器0while(ECHO)//监视ECHO信号{if(TH0>=PERIOD12MS)//一个测量周期超时goto START;}TR0=0;//停止计时//计算距离:为了提高精度,分母分子取合适的数值,定时器计数换算成时间*声速(340),得到以mm为单位distance = ((TH1 * 256 + TL1) * 12L * 34L) / DISTANCE_PARAM / 2;if (distance >= 30)distance -= 30;elsedistance = 0;dh = distance >> 8;dl = distance;com_putchar(dh);com_putchar(dl);TR0=1;while(TH0<="">}}9:IO紧张,可以用更少的IO吗?可以,但需要理解,这一个IO是半双工操作的,也就是说,主控CPU输出的时候,模块只能输入,模块输出的时候,CPU只能输入,为了避免出错导致主控和模块同时输出,主控CPU的IO和模块的TRIG,ECHO之间串联一个合适的电阻保护,如1k,这样即使程序出错,硬件也不会损坏.主控CPU----[1k电阻]-----TRIG,ECHO连接在一起.#include"reg51.h"#include"sio.h"sbit TRIG=P2^0; //主控单片机的P2.0同时连接模块的TRIG,ECHO,中间串1k电阻sbit ECHO=P2^0;#define XTAL19660800L#define PERIOD12MS(12L*XTAL/12L/256L/1000L)#define DISTANCE_PARAM (XTAL / 10000L)void delay(unsigned int t){while(t--);}void main(void){EA=0;TMOD&=~0x0F;//clear timer0mode bitsTMOD|=0x01;//put timer0into MODE1,16bitcom_initialize();/*initialize interrupt driven serial I/O*/com_baudrate(14400);/*setup for14400baud*/EA=1;//Enable Interrupts{unsigned int distance;unsigned char dh, dl;START:TR0 = 0;TH0=0;TL0=0;TRIG=0;//发出一个负脉冲,启动一个测量周期delay(100);TRIG=1;//开始测量TR0=1;//同时启动定时器0while(ECHO)//监视ECHO信号{if(TH0>=PERIOD12MS)//一个测量周期超时goto START;}TR0=0;//停止计时//计算距离:为了提高精度,分母分子取合适的数值,定时器计数换算成时间*声速(340),得到以mm为单位distance = ((TH1 * 256 + TL1) * 12L * 34L) / DISTANCE_PARAM / 2;if (distance >= 30)distance -= 30;elsedistance = 0;dh = distance >> 8;dl = distance;com_putchar(dh);com_putchar(dl);while(TH0<="">}}10:需要更短周期的测量,可以吗?可以,模块只捕获第一个反射信号,ECHO输出(150us脉冲)后马上等待下一个测量命令(TRIG上的脉冲),如果主控CPU监控ECHO的电平信号,在ECHO从0变到1后马上就可以进行下一轮测量了,而不必等到10ms后再进行测量.但需要注意:超声波有可能多次来回发射(在被测物体距离很近或很封闭的空间),连续测量如果碰到这种场合就有可能收到错误的信号,导致测得的距离不准确了.11:抗干扰性如何?抗干扰性能比较强.设计上有几个措施:1.尽量降低输入阻抗,阻抗越高越容易引入干扰;2.模块设计的距离比较近,信号放大倍数只满足此距离;3.一般干扰源离模块越近,越容易干扰,模块对近距离的信号进行了衰减.经实际测试,模块对近距离的噪音(击掌,口哨,音频喇叭)干扰不产生动作,但较强机械震动有时会产生干扰(有较强谐波,含40khz成分),因此超声波模块避免跟可能产生振动的物体硬连接,中间可以用橡胶等减震,这样就能可靠工作了.12:探测角度?近距离探测角度比较大,约60度,越远距离,探测角度越小,最远处接近0度.13:模块有其他接口方式吗?有.另有TTL串口模式.其他如IIC,SPI可以定做,但最常用的是IO和TTL接口方式,具体咨询店主.。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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. 硬件选择
• 3.1.单片机的选择 • 在这部
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。
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。
2.方案论述
• 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。
• 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。
2.2 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。
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。
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。
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。
3.3 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。