基于單片機的超聲波房屋面積測量儀

鄧權（湖南人文科技學院，湖南 婁底　417000）

基于單片機的超聲波房屋面積測量儀

鄧權
（湖南人文科技學院，湖南 婁底417000）

隨著科學技術的快速發展，人們生活水平的提高，城市發展建設加快，一座一座高樓大廈平地而起。在建筑施工、室內裝修以及人們購房過程中需要測量房屋面積，人工用卷尺測量即費勁又費時間，而且有可能計算出錯，而基于單片機的超聲波房屋面積測量儀能夠快速的測量出面積，方便快捷。本文將對基于單片機的超聲波房屋面積測量儀做簡單論述。

超聲波；測距儀；單片機

超聲波測量是一種極有潛力的方法，近距范圍內超聲波測量有其不受光線影響、結構簡單、體積小、成本低、信息處理簡單可靠等特點。超聲波測量另一個突出優點是：環境介質可以為空氣、液體或固體，適用范圍廣泛。更重要的是超聲波檢測降低了勞動強度，避免工人在惡劣工作環境下（ 高、低溫，高、低壓，強輻射，有毒氣、液體環境等）受到傷害， 還大大提高了測量精度，可靠性高。

一、超聲波簡述

在日常車道保障與維護過程中，工程車、充氣車、電源車、加油車等諸多車輛常常需要在停車坪附近穿行、掉頭或倒車。由于這些低速行駛的車輛之間非常接近，駕駛員的視野頗受限制，碰撞事故時有發生，在夜晚時則更顯突出。利用超聲波測量系統，可以有效地提高車輛在保障和維護過程中的安全性和可靠性。隨著生活水平的不斷提高，汽車進入家庭的消費意識的不斷增強。中國城市汽車的保有量迅速增加。隨之而來的是交通事故與日俱增，城市里尤其突出。發展智能交通系統是二十一世紀交通運輸的重要發展方向。智能交通系統在充分發揮現有基礎設施的潛力，提高運輸效率。保障交通安全，緩解交通堵塞，改善城市環境等方面的卓越效能，已得到各級政府的廣泛關注。我國政府也開始高度重視智能交通系統的研究開發與推廣應用。

因此智能型的測量系統的開發應用與汽車領域將起到非常大的作用，將有效地緩解交通壓力，減少交通事故的發生率。智能型超聲波測量系統是進行交通管理的有效手段和工具，它可提高車輛距離檢測的準確性，有利于交通運輸的科學管理，降低對駕駛人員本身的素質要求。除了能大大減少工作量，更重要的是它能準確、定時、定量、高效地對距離進行測量。

現代超聲波測量儀的研究使用在我國汽車行業還為數不多，與發達國家相比，有較大的差距，還基本停留在初級階段，即使有些高檔車配置有測距系統，也僅僅是少部分的進口車。

超聲波測量系統的應用不僅僅大大減輕了測距人員的工作強度，對許多常規測量所無法實現的檢測進行因能進行有效地測量，進一步擴大了測量的廣度，而且超聲波測量本身具有很高的測量精度，因此對精度的提高也起到了一定的作用。單片機發出超聲波測距是通過不斷檢測超聲波發射后遇到障礙物所反射的回波，從而測出發射和接收回波的時間差，然后計算出相應的距離。超聲波測量系統由于不受光線、電磁波、粉塵等的影響，其精度能達到厘米數量級的工程測距精度等的優點，在橋梁、隧道、涵洞等的距離檢測中占有一定的優勢。

二、超聲波測量系統的總體設計

按設計任務要求，超聲波房屋面積測量儀是根據“回波測距”的原理設計的。由超聲波的發射器發射超聲波，超聲波接收器接收回波。測出從超聲波發射脈沖串時刻到接收回波信號時差，超聲波在同溫同介質中的傳播速度可知，將時刻差與聲速相乘，得出距離

并通過軟件數據處理在LCD顯示距離、面積等。根據聲波傳播特性可以知道，該測量儀只能測量有規則的面積，比如長方形、正方形等面積。超聲波房屋面積測量儀總體設計框圖如下：

本文設計的基于單片機的超聲波房屋面積測量儀系統由硬件和軟件兩部分組成。硬件主要包括中央控制器、超聲波發射模塊、超聲波接收模塊、LCD顯示模塊、串口通訊模塊及鍵盤部分組成。中央控制器采用以AT89S52為核心的單片機芯片，超聲波發射模塊采用74LS04芯片進行驅動超聲波發射傳感器發射40kHz的聲波，超聲波接收模塊采用CX20106紅外接收芯片進行信號的接收、放大、濾波等，串口通訊模塊采用MAX232芯片進行單片機與PC機之間的通訊，用LCD 1602液晶顯示作為顯示器。軟件主要包括系統初始化模塊、超聲波驅動、信號處理模塊及顯示模塊。軟件采用模塊化設計思想，可使程序設計思路清晰，便于調試。為了提高系統的穩定性，采用了一些抗干擾措施。比如對信號的處理采用了放大、濾波等措施，軟件處理輔助各硬件部分工作。

三、結論

本文通過對超聲波在媒質中的傳播特性、超聲換能器的工作機理分析和超聲波測距的原理及控制，提出設計方案，考慮多種誤差因素，設計了一種小盲區的超聲波房屋面積測量儀，保證測量精度。由于時間和精力等多方面的原因，此控制系統多少還存在一些不足之處，有待進一步改進和提高。主要包括：（1）PCB抗干擾能力有限，超聲波發射接收器之間依然存在直達波間或影響。（2）放大電路中，由于集成芯片、電阻、電容的熱噪聲影響，對遠距離的微弱信號放大有干擾作用。

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