基于单片机的超声波测距仪设计开发 .pdfVIP

基于单片机的超声波测距仪设计开发

摘要：由于超声波测距仪功能比较单一，且因易受温度影响，测距精度大大

降低，限制了超声波测距仪在高精度要求的测距场合的应用。本文所介绍的超声

波测距方案采用渡越时间探测法同时引入温度补偿，即在测量出环境温度的情况

下，通过查表得出不同温度时对应的声速，联立测量的超声波往返时间获得距离，

温湿度检测和声光报警作为辅助功能可以拓宽应用场景。

关键词：超声波测距仪；单片机；设计

引言

从20世纪开始，人们对于超声波测距传感器进行了大量的研究并推出了商

用产品。随着社会的发展以及人们对测距要求的提高，超声波测距技术自身也在

不断地完善和发展，使用超声波测距仪的场合也越来越多，比如用常规测量的方

法很难得到大部分曲面外形尺寸，但可以利用多个超声波探头进行多方位测距来

实现对曲面尺寸的检测，水下机器人在此基础上可以绘制出水下地形图像。超声

波测距作为一种基础的检测手段一直活跃于科学研究中。

1单片机概述

1.1含义

单片机是把计算机系统集成电子芯片形式，类似于小型计算机系统，可以进

行大规模电路集成。单片机运行原理，即执行操作集成电路发布的信号，让单片

机间的每个零件彼此协调运行做好指令操作。单片机关键是由3个部分组建而成

的，（1）控制器，控制器能够调节单片机运行状态；（2）储存器可以起到记忆

功能，单片机经过储存器得到指令信息，其还可以把单片机每一个地址加以划分，

确保单片机内部结构稳定运行；（3）运算器于单片机内持续运行确保操作执行，

运算器属于电子技术的重要构成部分，其涵盖了逻辑运算部件ALU和寄存器B、

标志寄存器PSW和暂存器TMP等。

1.2特点

单片机属于计算机技术发展过程中衍生出来的一种产物，是计算机技术的构

成部分，受计算机技术发展的影响，让单片机出现了快速改革与创新的发展，同

时产出了很多用途、型号不一的单片机产品。其技术特征为：（1）单片机使用

程序便捷，体积小，系统结构简单，整体呈现出模块化的趋势，单片机对四周环

境要求低，有一定的环境适应性，可以满足在各种环境下稳定运行的要求。（2）

单片机与一般的计算机设备有所差别，该功能消耗指数低，特别是平时运行过程

中，只需要消耗很低的电能，对整体技术运用效果没有直接影响。（3）单片机

处理迅速，本身的处理功能相当强，能够有效处理多种数据信息，提升处理速度；

除此以外，单片机很可靠，能够满足长期持续作业的要求，同时在一定程度上提

高系统总体运行效率和安全。

1.3优势

电子技术之中，单片机运用其中的优势主要表现在以下方面：（1）提高系

统稳定性单片机处理数据流程简单，首先采集相关数据信息储存在储存器内，在

接收了系统指令以后，单片机就会进入正常工作状态，从而处理数据信息。于单

片机运行环节，每一个部分的程序依托存储器，以存储器提供相关参数信息，单

片机根据要求做好每一方面的操作，与此同时能够和有关系统联合操作。（2）

增强系统抗干扰性。电子技术运用单片机性能更佳，对系统原本的非线性行为展

开了优化处理，稳定性加强。单片机各方面功能运行，不容易被外部因素所影响，

本身有着非常好的抗干扰性，能够一直确保单片机正常运行。（3）延长系统使

用时间。现阶段电子技术领域半导体技术得到了快速发展，利于改革与创新中央

处理器功能。整体而言，在持续调整单片机技术时，已然能够实现8位、16位、

32位同步发展，促使用户能够有非常多的选择。在把单片机结合到电子技术里面

以后，能够有效延长电子技术产品使用时间，与此同时微处理器运用效果能够得

到有效提高。

2超声波测距系统软件设计

2.1系统总体程序设计

系统总体程序设计系统程序模块包括主程序、超声波测距程序、系统处理程

序、按键控制程序等.各程序模块的功能要求如下.(1)主程序：对程序进行初始

化操作，中断服务处理、控制系统的整体时序.(2)超声波测距程序：控制完成超

声波测距模块的功能，包含距离计算等.(3)按键控制程序：负责对测量距离功能

参数的设定和对检测系统的监测与执行的人工操作.(4)温度测量程序：负责检测

环境温度，用于修正超声波测距的结果.(5)其它处理程序：包括蜂鸣器报警程序

和LED显示程序.

2.2超声波测距程序设计

超声波测距程序流程，首先对单片机的主程序进行初始化处理，然后转至定

时中断入口，进行定时初始化，当所有指令都完成后，停止传输并启动定时器定

时。在传输过程中需避免直接从发射器传输.退出定时