单片机超声波测距-实训报告

基于STC11F04E单片机的超声波测距仪

实训报告

目录

摘要 (3)

一．超声波测距原理 (4)

二．超声波测距仪原理图 (4)

1. 单片机最小系统电路/按键电路/LCD显示电路 (5)

2. 程序下载电路/电源电路/指示灯电路 (5)

3. 超声波发送电路 (5)

4. 超声波接收电路 (5)

5. 其他电路 (5)

三.超声波测距仪功能介绍 (6)

四.超声波测距仪图片 (6)

五.实训心得 (8)

六.程序设计简介 (9)

七.超声波测距仪部分程序 (10)

摘要

本超声波测距仪是基于STC11F04E单片机的，该测距仪可测得精确距离为3~100CM，误差小于1CM，使用NOKIA 5110 LCD显示，全过程中文显示，便于用户使用。

单片机产生超声波经功率放大发送出去，接收到的超声波经CX20106产生中断让单片机计算距离，再通过LCD显示距离，本测距仪还有可调的报警距离设定功能、即将进入盲区提示功能、即将超出量程提示功能、开机显示各种预设画面功能。其中，进入报警距离调整状态时还有对应按键功能提示的功能。

一．超声波测距原理

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（一般为40KHz

的超声波）,在发射时刻的同时开始计时,超声波在空气中传播时碰到障碍物就立

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v ,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 = v•△t /2

其中，超声波在空气中的传播速度给温度有关，速度V=332+0.607*T，T是环境温度，单位是摄氏度，因此，要精确测距要考虑温度的影响，采用温度补偿方式进行计算。

二．超声波测距仪原理图

STC11F04E单片机最小系统电路/ 程序下载电路/

按键电路/NOKIA 5110LCD显示电路电源电路/指示灯电路

超声波发送电路超声波接收电路

其他功能：温度检测电路/日期时间电路/外部存储电路

1.单片机最小系统电路/按键电路/LCD显示电路

STC11F04E单片机是51单片机的升级版，内置复位电路和振荡电路，本系统使用内置复位电路，按单片机说明书所说：在1号脚接1K电阻接地即可。

由于超声波测距要精确计时，如使用单片机内置的RC振荡电路，会因温度影响产生意想不到的测量误差，故使用外部振荡电路，本系统接

11.0592MHz晶体振荡器电路。

按键电路是4个独立按键电路(由于本系统还有其它功能，IO口不够用，按键用的IO口和其它器件共用)。

显示部分采用NOKIA 的5110LCD显示，该LCD分辨率是48乘84，可显示中文，比1602LCD显示更加直观，且一个裸屏的价格仅为5元，该LCD外围电路简单，综上因素，本系统采用5110LCD显示测量距离等。

本测距仪开机还能显示预设的图片、文字等，详见超声波测距仪图片。

2.程序下载电路/电源电路/指示灯电路

本系统采用基于PLC2132芯片的USB下载器，下载接口包含的线有：TXD、RXD、+5V、GND这四条线。

本系统的电源可由下载器或外部电源提供，连接到外部电源的接口是

3.5MM的电源母接口，至于由哪一路提供电源，可通过双刀双掷的锁定开关

来进行选择。

指示灯电路是LED电路。

3.超声波发送电路

由单片机产生40KHz的矩形波，送至非门驱动电路发送超声波，本系统超声波发送电路是采用74HC04的非门驱动电路，采用两个非门并联使用，以增加该发射电路的功率，而超声波发射器两引脚都接1K的上拉电阻，进一步增大了改电路的功率。

4.超声波接收电路

本系统超声波接收电路选用了SONY公司的专用集成前置放大器CX20106，该芯片接收超声波能达到了比较好的效果。

超声波接收器接收到超声波信号经CX20106的前置放大器、限幅放大器、带通滤波器、检波器、积分器、整型电路从芯片的7号脚产生下降沿去触发单片机的外部中断，单片机接收到中断后做相应的处理和计算、显示。5．其他电路

本测距仪除了测距功能外，还可以扩展基于DS1302时钟芯片的日期、星期、时间显示、DS18B20温度显示、24C256数据存储显示的功能。

由于STC11F04E单片机只有4K的内存，所以以上这三个功能只能写在另一个程序中，未能组合在本测距仪的程序中。

三．超声波测距仪功能介绍

1.测量范围：3CM~100CM。小于3CM是超声波的测量盲区，大于100CM

时测量的距离跳动大，且不够稳定，这是由硬件电路所决定的。

2.测量误差：小于1CM。超声波测距仪在某段距离内测量值等于真实值，

当距离小于该段距离时，测量值比真实值小，当距离大于该段距离时，

测量值比真实值大，故本测距仪根据实际差值，在软件中采用人工修正

距离的方式来减小测量误差。虽然本系统还有测温功能，但不同温度下

的人工修正值都不同，如果系统采用温度补偿，这每个温度刻度都需要

一组人工修正值，这样工作量将无比庞大，故本系统未采用温度补偿来

计算距离。

3.报警方式：LED闪烁提示。LED

是5110LCD的四个背光灯，报警

距离默认值为15CM，可通过按键

设定，（正对着LCD，从左到右，

四个按键的功能分别是：确定、调

整/调位、加一、减一），当按“调

整/调位”键后，LCD将如右图显

示，图中最下面的一行显示的汉字

是对应每个按键功能的简称，此时

可通过按键调整报警距离，此时按

键要长按1S以上才有效。当测得的距离等于、小于设定的报警值时，LED

闪烁，距离越小，闪烁的频率越高。

4．其它功能1：超出量程报警。该超声波测距仪最大量程为100CM，当超出量程时，背光LED也会闪烁，超出量程越多，闪得越慢。

5. 其它功能2：本测距仪最小测距为3CM，当距离小于、等于10CM时，文

字提示“距进入盲区：X-3CM”X为测得的距离，且LED闪烁提示。

6. 其它功能3：当距离大于、等于90CM时，文字提示“距超出量程100-XCM”

X为测得的距离。

四．超声波测距仪图片

开机显示1 开机显示2