1、I 摘要摘要 本设计采用以AT89S58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、接受子程序、显示子程序、语音播报子程序等模块组成。发射模块 发射超声波，接受模块接受回波，单片机计算距离，显示测量结果。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。在此基础上设计了系统的总体 方案，最后通过硬件和软件实现了各个功能模块。相关部分附有硬件电路图、程序流 程图。 超声波测距今年来得到了广泛的应用。 本设计的优点在于超声波明显特征是方向 性好， 穿透性强。 尤其是在光不透明的固体中，
2、 它碰到杂质或分界面就有显著地反射。 用超声波测距离时通过测量发射的超声波与接受到被测物体反射的回波之间的时间 差来确定的。 关键词：关键词：AT89S51，超声波，测距 II III 目目 录录 第一章 绪论 1 1.1 课题设计目的及意义 1 1.1.1 设计的目的 . 1 1.1.2 设计的意义 . 1 1.2 超声波测距仪的现状和发展 1 1.2.1 发展历史 . 1 1.2.2 研究现状 3 1.3 本课题研究的主要内容 3 第二章 系统方案论证 4 2.1 超声波测距仪的设计思路 4 2.1.1 超声波测距原理 . 4 2.1.2 超声波测距仪原理框图 . 4 2.1.3 课题设计
3、的要求 . 4 2.2 超声波测距方法的选择 4 2.3 超声波发生器选择 6 2.4 超声波接受传感器 6 2.5 显示单元选择 6 2.6 语音播报电路选择 7 2.7 温度传感器的选择 7 第三章 系统的硬件结构设计 9 3.1 AT89S51 单片机的功能及特点 9 3.1.1 主要性能参数 . 9 3.1.2 功能特性概述 . 9 3.2 单片机最小系统 . 10 3.3 单片机测距原理 . 11 3.4 超声波发射电路 . 12 3.5 超声波检测接收电路 . 13 3.6 温度补偿电路 . 14 3.7 显示单元电路 . 15 3.7.1 12864 液晶资料 16 3.7.2
4、12864 液晶基本特性 16 3.8 语音播报电路 . 17 3.9 无线发射与接收电路 . 18 3.9.1APC240 无线通信模块主要特点 18 3.9.2APC240 无线通信模块主要技术指标 19 第四章系统的软件设计 20 4.1 超声波测距仪的算法设计 . 20 4.2 主程序流程图 . 20 4.3 超声波发生子程序和超声波接收中断程序 . 22 4.4 系统的软硬件的调试 . 24 总 结 . 25 IV 致 谢 . 27 参考文献 28 附录一 超声波测距电路原理图 . 30 附录二 程序清单 . 31 1 第一章第一章 绪论绪论 1.11.1 课题设计目的及意义课题设计
5、目的及意义 1.1.11.1.1 设计的目的设计的目的 随着科学技术的快速发展，超声波将在测距仪中的应用越来越广。但就目前的急 速水平来说，人们可以具体利用的测距技术还十分有限，因此，这是一个正在蓬勃发 展而又有无限前景的技术及产业领域。展望未来，超声波测距仪作为一种新型的非常 重要有用的工具在各方面都将有很大的发展空间， 它将朝着更加高定位高精度的方向 发展，满足日益发展的社会需求，如声纳的发展趋势基本：研制具有更高定位精度的 被动测距声纳，以满足水中武器实施全隐蔽攻击的需求；继续发展采用低频线谱检测 的潜艇拖拽线列阵声纳，实现超远程的被动探测和识别；研制更适合与前还工作的潜 艇声纳，特别是
6、解决浅海水中目标识别问题；搭理降低潜艇自噪声，改善潜艇声纳的 工作环境。毋庸置疑，无线的超声波测距仪将于自动化智能化接轨，与其他的测距仪 集成和融合，形成多测距仪。随着测距仪的技术进步，测距仪将从具有单纯判断功能 发展到具有学习功能，最终发展到具有创造力。在新的世纪里，面貌一新的测距仪将 发挥更大的作用。 1.1.21.1.2 设计的意义设计的意义 随着科学技术的发展，人们生活水平的提高，城市发展建设加快，城市给排水系 统也有较大发展，其状况不断改善。但是，由于历史原因合成时间的许多不可预见因 素，城市给排水系统，特别是排水系统往往落后于城市建设。因此，经常出现开挖已 经建设好的建筑设施来改造排水系统的现象。城市污水给人们带来了困扰，因此，箱 涵的排污疏通对打城市给排水系统污水处理，人们生活舒适显得非常重要。而设计研 制箱涵排水疏通移动机器人的自动控制系统，保证机器人在箱涵中自由排污疏通，是 箱涵排污疏通机器人的设计研制的核心部分。 控制系统核心部分就是超声波测距仪的 研制。因此，设计好的超声波测距仪就显得非常重要了。这就是我设计超声波测距仪 的意义。 1.21.2 超声波测距仪
