基于單片機的超聲波測距系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

李倩

摘 要：文章設(shè)計實現(xiàn)了基于單片機的超聲波測距系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用STC89C52芯片作為核心，外加一個超聲波傳感器，通過傳感器進行超聲波的發(fā)送與接收，并且使用STC89C52芯片可以拓展計時功能。這樣就可以方便地得出超聲波的傳輸時間，進而得出所要測量的距離。

關(guān)鍵詞：超聲波；傳感器；STC89C52

1 系統(tǒng)概述

本系統(tǒng)設(shè)計了一種超聲波測距報警系統(tǒng)，該系統(tǒng)以STC89 C52單片機為核心主鍵，在其基礎(chǔ)上進行拓展和開發(fā)，使其達到智能測距并報警的功能。該功能的實現(xiàn)，對單片機進入生活這一角色有了更好地詮釋，電子產(chǎn)品正在不斷地改善人們的生活狀態(tài)，讓人們的工作和生活更加有效率[1]。這種報警器最大的優(yōu)點是使用簡潔、攜帶方便、準確率高。隨著社會的不斷發(fā)展，相信其未來會有更好的發(fā)展，并且可以更加完善地幫助人們解決工作上的問題。超聲波測距系統(tǒng)設(shè)計方框圖如圖1所示。

本系統(tǒng)的設(shè)計方案包含兩個部分：軟件設(shè)計和硬件設(shè)計。電路結(jié)構(gòu)可分為單片機控制電路、超聲波傳感器和蜂鳴器。硬件包括單片機、輸入輸出設(shè)備和外圍應(yīng)用電路。系統(tǒng)部分采用STC89C52作為核心控制單元。當測量的距離達到設(shè)定值時，蜂鳴器將會報警[2-5]。

2 系統(tǒng)硬件

2.1 主控制模塊

主控制模塊最小系統(tǒng)電路如圖2所示。

2.2 電源模塊

在電源模塊中，需供給穩(wěn)定的4.5 V電壓，所以該設(shè)計使用5號干電池3節(jié)，以提供所需的電量。

2.3 超聲波測試模塊

本系統(tǒng)選擇了HC-SR04模塊，范圍在2～400 cm，模塊可測量，測距精度高達3 mm。該模塊由3個重要部分組成，即超聲波發(fā)射器、接收器和控制電路。該實驗的工作原理是將TIG作為測距儀，使其IO的高電平信號可以小于10 μs，此時模塊將主動發(fā)送8個40 kHz方波，并可以檢測是否有信號返回。如果返回一個信號，將從回波端口輸出高電平。

測量距離=（高電平時間×聲速）/2。單位為：m。

在該實驗的實際測試功能中，兩個函數(shù)共同組成了該實驗的程序。在實際測量中，定時器0用于定時測量，此時讓0XCE為TCNTT0預(yù)置值。當中斷次數(shù)達到2 500次時，計時器為125 ms，公式為：

T=（定時器0溢出數(shù)×（0xFF-0xCE））/1 000（單位：MS）在實際測量情況下可能是由于不同頻率的定時器0的初始值的差異引起的。

2.4 聲音報警電路模塊

由單片機P1.3口輸出信號控制蜂鳴器報警。由于單片機輸出信號弱，需用三極管增強其驅(qū)動能力，蜂鳴器才能正常工作[6-8]。報警電路如圖3所示。

此電路采用了一個三極管、一個報警器和一個2K的電阻，他們一起接入到P13的引腳上，組成了聲音報警電路。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

主程序如圖4所示。

4 結(jié)語

使用超聲進行測距，這種檢測距離的技術(shù)，其不受被測對象的位置、外界光線的明亮程度等因素的影響，并且相對于其他一些測量儀器來說，具有耐久性好、無污染、可靠性高、使用壽命長等優(yōu)點。

目前超聲波測距在很多方面都達到較好的利用，如今廣泛應(yīng)用在液位的測量、汽車的倒車裝置、移動機器人的定位和避障等方面。但是還有一些不穩(wěn)定的因素一直影響使用。未來超聲波測距的研究方向可能會逐漸偏向超聲波傳播速率的穩(wěn)定性和視野盲區(qū)的縮小等方面。

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