基于單片機的超聲波測距設計

黃世高 彭森

摘 要：超聲波測距是一種非常典型的非接觸測量方法，與激光、紅外等測距相比，超聲波不易受到外界環境的影響，更適于電磁干擾強、灰塵或煙霧的惡劣環境的測量，在識別透明及反射性差的物體上也更有優勢。由于聲波在空氣中傳播速度遠較慢，對于時間測量精度的要求遠小于激光測距、微波測距等系統，因而超聲波測距系統電路易實現、結構簡單和造價低。本文介紹了以AT89C52為核心，利用HC-SR04超聲波傳感器模塊精確測距的原理及系統構成，此系統具有性能穩定，操作簡單，測度距離精確，測量數據實時顯示與自動存儲等特點。

關鍵詞：單片機；超聲波；測距；程序設計；數據存儲

1 引言

隨著社會的發展，人們對于距離的敏感度越來越高，生活上對距離的感知也越來越敏感，因此測距儀也受到了極大的歡迎。它主要有三類，一類是激光測距儀，是根據光電元件接收目標反射的激光束來計算出測距者到目標的距離。另一類是紅外測距儀，利用紅外線傳播不擴散的原理進行測距，但方向性差。還有一類是超聲波測距儀，但也有局限性，傳播需要介質，超聲波發射器向某一方向發射超聲波，在發射的同時開始計時，碰到障礙物后就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計時。超聲波測距是一種非接觸可直接檢測技術，它對光線和被測對象的顏色等沒有要求，與其它儀器相比更衛生，更耐高溫、等惡劣環境，具有少維護、可靠性高、壽命長等優點。利用超聲波檢測往往比較快捷、性能穩定、能夠實現實時檢測等優點，所以它廣泛的應用在全自動機器人，汽車倒車雷達等研制方面。

2 工作原理

超聲波測距系統結構超聲波測距的基本工作原理是：發射探頭發出超聲波，在介質中傳播遇到障礙物反射后再通過介質返回到接收探頭，測出超聲波從發射到接收所需的時間，然后根據介質中的聲速，就能算得從探頭到障礙物的距離。

3 方案設計

本設計主要包括了硬件和軟件設計兩部分。按模塊可劃分為數據采集、按鍵控制、顯示模塊、電源電路和復位電路五個子模塊。電路結構可劃分為：超聲波傳感器和單片機控制電路。就此設計的核心模塊來說，單片機就是設計的中心單元，所以此系統也是單片機應用系統的一種應用。單片機應用系統也是有硬件和軟件組成。硬件包括單片機、輸入/輸出設備、以及外圍應用電路等組成的系統，軟件是各種工作程序的總稱。單片機應用系統的研制過程包括總體設計、硬件設計、軟件設計等幾個階段。圖1為系統整體框架圖。圖2為主程序流程示意圖。

4 結論

本設計是一種基于單片機技術上的超聲波智能測距報警系統。該系統通過以AT89C51單片機為處理系統核心，以超聲波傳感器為測量與物體之間距離的工具，它是一種被動式超聲波探測器件，能夠以非接觸任何物體就測出與前方物體距離，并將此信號轉換為電信號并且輸出。該報測距報警系統的最大特點就是用戶能夠以最短的時間學會并且使用，了解其功能，簡單適用；而且安裝方便、智能相對性高、誤報率低。

參考文獻

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作者簡介

黃世高，邵陽學院信息工程系電子科學與技術專業學生。