基于单片机STC89C51设计的超声波测距仪

　　引言

　　如今在工业，医学等许多方面都对超声波应用的要求越来越高，由于超声波测距与被测物体无直接接触，能够清晰稳定地显示测量结果，广泛应用于液位和物位的非接触式测量以及汽车倒车时的报警。因此，设计好的超声波测距仪就显得非常重要了。

　　本设计采用以 STC89C51单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪的硬件电路和软件设计方法。整个电路采用模块化设计，由主程序、预置子程序、发射子程序、接收子程序、显示子程序等模块组成。各探头的信号经单片机综合分析处理，实现超声波测距仪的各种功能。

　　1 超声波测距原理

　　超声波是高于听觉频率阈值的机械波，超声波具有直线传播特性，它的频率越高，反射能力越强，而绕射能力越弱，表现出更强的方向性，利用超声波的这种特性采用时间差值检测法进行距离的测量，发射器发出的超声波以速度 v 在空气中传播，在到达被测物体时被反射返回，由接收器接收，其往返时间为 t，由 s=vt/2即可算出被测物体的距离。由于超声波也是一种声波，其声速 v 与温度有关，下表列出了几种不同温度下的声速。在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的。如果测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法加以校正.

　　2 超声波测距仪硬件电路设计

　　单片机控制超声波发射器发出 40kHZ 的超声波信号;超声波接收器将接收到的超声波信号，用接收电路进行检波处理后，启动单片机中断程序，测得时间为 t，再由软件进行判别、计算，并将数据送至LCD显示。

　　本系统主要由单片机及其显示电路、温度补偿电路、超声波发射电路和接收电路等组成。当第一个超声波脉冲发射后, 计数器开始计数,在检测到第一个回波脉冲的瞬间,计数器停止计数, 利用温度检测电路实时地测量环境温度 T，再根据公式计算超声波的速度 c,从而计算出距离，将数据送到 LCD 显示。其中单片机是整个系统的核心部件,协调各部分的工作.

　　2.1 超声波测距系统的硬件电路设计

　　为检测被测物体之间的距离，我们通过单片机发出超声波测量其来回之间的时间，由单片机计算其距离并把测量结果显示在 LCD 上。本系统的特点是利用单片机控制超声波的发射和对超声波自发射至接收往返时间的测量，从而计算出物体之间的距离并显示出来。在硬件设计方面，单片机选用STC89C51，经济易用，且片内有4K的ROM，便于编程。并置有超声波模块，通过单片机控制能实现精确的计时.