基于单片机的超声波测距系统详解.doc

数理与信息工程学院 《单片机原理及应用》期末课程设计 题 目： 基于单片机的超声波测距系统 专 业： 电子信息工程 班 级： 电信041班 姓 名： 学 号： 指导老师： 成 绩： 2007.1 目 录 第1节 引 言…………………………………………………………………………3 1.1 超声波测距系统概述…………………………………………………………3 1.2 本设计任务和主要内容………………………………………………………4 第2节 系统主要硬件电路设计………………………………………………………5 2.1 方法论证与比较………………………………………………………………5 2.2 超声波测距系统原理…………………………………………………………6 2.3 单片机主机系统电路…………………………………………………………6 2.3.1 时钟电路………………………………………………………………7 2.3.2 复位电路………………………………………………………………7 2.3.3 数据存储器的扩展电路………………………………………………8 2.4 超声波发射电路………………………………………………………………8 2.5 超声波接收电路………………………………………………………………9 2.6 数据采集电路…………………………………………………………………11 2.7 LED显示系统电路……………………………………………………………12 2.8 超限报警电路…………………………………………………………………14 第3节 系统软件设计…………………………………………………………………16 3.1 系统主程序设计………………………………………………………………16 3.2 40KHZ脉冲的产生和超声波的发射…………………………………………18 3.3 超声波的接收和处理…………………………………………………………19 3.4 超声波传波时间的计算………………………………………………………19 3.5 LED动态显示程序……………………………………………………………19 第4节 结束语…………………………………………………………………………22 参考文献…………………………………………………………………………23 基于单片机的超声波测距系统 引 言 在科学研究很工程实践中，经常会遇到非接触测量距离的问题。利用超声波作为定位技术是蝙蝠等一些没有目视能力的生物作为防御及捕捉猎物生存的手段，也就是由生物体发射不被人们听到的超声波（20KHZ以上的机械波），借助空气媒介传波，由障碍物反射回来的时间间隔长短与被发射的超声波的强弱判断障碍物性质或障碍位置的方法。由于超声波的速度相对于光速来说要小的多，其传波时间就比较容易检测，并且易于定向发射，方向性好，强度好控制，因而人类利用仿真技能进行超声波测距。超声波测距是一种利用声波特性、电子计数、光电开关相结合来实现非接触式距离测量的方法，在日常生活中具有广泛的用途。例如：用人造超声源在海水里发射，由回射超声波进行探测海洋潜艇位置、 鱼群以及确定海底的暗礁等障碍物形状及远近。利用人造超声波在固体里传播的时间确定物体的长度以及超声波在固体里遇到障碍物界面上的反射波来确定物体内部损伤（如裂缝、气孔及杂质等）位置，即无损探伤。 本文的超声波测距在日常保障与维护过程中，工程车、充气车、电源车、加油车等诸多车辆常常需要在停坪附近穿行、掉头或倒车。由于这些低速行驶的车辆非常接近，驾驶员的视野颇受限制，碰撞事故时有发生，在夜时则更显突出。，有效地提高在保障和维护过程中的安全性和可靠性。随着生活水平的不断提高，汽车进入家庭的消费意识的不断增强。中国城市汽车的保有量迅速增加。随之而来的是交通事故与日俱增，城市里尤其突出。发展智能交通系统是二十一世纪交通运输的重要发展方向。智能交通系统在充分发挥现有基础设施的潜力，提高运输效率。保障交通安全，缓解交通堵塞，改善城市环境等方面的卓越效能，已得到各级政府的广泛关注。政府也高度重视智能交通系统的研究开发与推广应用。激光测距、、激光测距一般采用两种方式来测量距离：脉冲法和相位法。脉冲法测距的过程是这样的：测距仪发射出的激光经被测量