基于51单片机的超声波测距系统设计原理

基于51单片机的超声波测距系统设计原理 本文主要介绍了基于51单片机的超声波测距系统的设计原理和实现方法。该系统主要用于液位、井深、管道长度等测量场合，利用超声波的指向性强和能量消耗缓慢的特点，能够快速、方便、计算简单、易于实时控制地测量距离。 一、超声波测距原理 超声波测距的原理是基于超声波的传播时间法（TOF）。首先，测出超声波从发射到遇到障碍物返回所经历的时间，再乘以超声波的速度就得到二倍的声源与障碍物之间的距离。 二、系统硬件部分 系统硬件部分主要由单片机系统、显示电路、超声波发射电路和超声波检测接收电路三部分组成。 1. 单片机系统及显示电路 单片机采用AT89C52来实现对CX20106A红外接收芯片和TCT40-10系列超声波转换模块的控制。单片机通过P1.1引脚发射脉冲控制超声波的发送，然后单片机不停地检测外中断0口INT0引脚，当INT0引脚的电平由高电平变为低电平时就认为超声波已经返回。计数器所计的数据就是超声波所经历的时间，通过换算就可以得到传感器与障碍物之间的距离。显示电路采用简单实用的4位共阳LED数码管，段码用74LS244驱动，位码用PNP三极管驱动。 2. 超声波发射电路 超声波发射电路利用555时基电路振荡产生40kHz的超声波信号，使之与换能器的40kHz固有频率一致。1.2V电源保证555时基具有足够驱动能力。P1.1为超声波发射控制信号，由单片机控制。 三、系统软件部分 系统软件部分主要负责超声波测距仪的控制和计算。单片机通过检测超声波的返回时间，计算出传感器与障碍物之间的距离，并将结果显示在LED数码管上。 四、系统优点 基于51单片机的超声波测距系统具有以下优点： 1. 高度灵活性：系统可以根据实际需求进行调整和修改。 2. 高度可靠性：系统采用了可靠的单片机和超声波传感器，能够确保系统的稳定性和可靠性。 3. 高度实时性：系统能够实时地测量距离，并将结果显示在LED数码管上。 基于51单片机的超声波测距系统能够快速、方便、计算简单、易于实时控制地测量距离，具有广泛的应用前景。