超声波测距范文精选

【摘要】本文介绍了一款基于一种基于STC89C52RC单片机的超声波测距系统，该系统由单片机控制模块，测距模块，显示模块、报警模块四大部分构成，能够实现测距，显示，报警等功能。

【关键词】单片机;超声波;测距

1.引言

随着社会的发展，机动车的数量日益增长，由于驾驶员的技术和对障碍物远近的主观判断失误引起的交通事故占很大的比例，所以倒车雷达的作用越来越重要，研究倒车雷达也是现在比较热门的一项技术，而倒车雷达中最重要的指标是测距的精度。本文所设计的超声波测距系统采用的是以STC89C52RC单片机为主控的超声波测距倒车雷达系统，当车子进入警戒区域时，能够实时的报警提醒驾驶员，提高驾驶的安全性。

2.超声波测距系统设计

超声波测距系统主要由单片机控制模块、超声波测距收发模块、LCD显示模块、报警模块组成，能够测量（2cm～4m）范围内的障碍物，超声波测距系统框图如图1所示。

图1 超声波测距系统框图

工作时，NE555芯片产生40kHz频率供给超声波测距接收模块，然后由主控模块单片机STC89C52RC芯片对数据进行分析处理计算出具体的距离，并传送到LCD12864液晶屏显示测量的结果，共同组成一个倒车雷达系统。

【摘要】本设计采用AT89S52单片机本加超声波测距模块+LCD12864液晶模块设计而成，采用模块化的设计方案，利用超声波进行实时测距并用LCD12864实时显示。

【关键词】超声波测距；LCD12864；发射器；接收器；单片机

1.引言

随着科学技术的发展，超声波测距也越来越起到很大的作用。由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如车辆上安装了超声波，给停车、避障提高了准确性，减少了交通事故的发生；如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。也可用于液位、井深、管道长度的测量等场合。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制并且在测量精度方面也能达到工业实用的要求

2.模块介绍

2.1 超声波测距模块介绍

超声波测距模块可以直接购买如图1所示的模块，其模块有4个引脚输出，Vcc供5V电源，TRIG为触发控制输入端，ECHO为回响信号输出端，GND为地线。

该超声波测距模块可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能，模块内部包含了超声波发射器，接收器与控制电路。使用时，只要根据时序图，用程序来实现数据采集及显示。

本文介绍了基于单片机控制的超声测距原理：由AT89C51控制超声波发射模块产生超声波，同时计时，超声波碰到目标物反射到接收模块的往返时间乘以超声波传播速度得到实测距离。并用四位LED数码管显示距离。本方法具有易控制、工作可靠、测距准确度高、可读性强和流程清晰等优点。实现后的产品可用于需要测量距离参数的各种应用场合。

【关键词】超声测距 AT89C51

近年来，随着电子测量技术的发展，运用超声波精确测量已成可能。随着经济发展，电子测量技术应用越来越广泛，而超声波测量精确高，成本低，性能稳定则备受青睐。随着机器人技术在其诞生后短短几十年中的迅猛发展，它的应用范围也逐步由工业生产走向人们的生活。机器人通过其感知系统察觉前方障碍物距离和周围环境来实现绕障、自动寻线、测距等功能。超声波测距相对其他测距技术而言成本低廉，测量精度较高，不受环境的限制，应用方便，将它与红外、灰度传感器等结合共同实现机器人寻线和绕障功能。超声波由于方向性强、衰减缓慢且在介质中传播的距离较远，因而经常用于距离的测量。主要应用于倒车雷达、测距仪、物位测量仪、移动机器人的研制、建筑施工工地以及一些工业现场等，例如：距离、液位、井深、管道长度、流速等场合。利用超声波检测往往响应速度快，且计算方便、易于实时控制，测量精度也能达到工业现场的要求，因此在现代控制和工业现场该方法得到广泛的应用。

1 超声波测距的原理

超声波是指频率高于20kHZ的机械波，其频率较高，波长很短，在一定距离内沿直线传播，具有优异的束射性与方向性。超声波测距正是利用此特性，首先测出超声波从发射到遇到障碍物反射回来所经历的时间，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。测距的数学公式表示为：

S=C×T

式中S为测量的距离；C为超声波在介质中的传播速度；T为超声波传播的时间（T为发射到接收时间数值的1/2）。

2 误差分析

摘 要 本文通过单片机作为控制核心，整个电路再辅以电源电路、555电路、两级放大电路、电平比较电路、控制程序，设计出一个低成本、显示稳定、测量范围在0 m-3 m之间时，测量精度可以达到1 cm以内、能够满足很多特定场合或恶劣环境下距离测量的需要。

关键词 超声波；测距仪；单片机；数码管；脉冲

中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）032-036-01

目前国外非接触式电子测距方式主要有毫米波雷达测距、激光雷达测距、CCD立体视觉测距、超声波测距。在毫米波雷达测距这种测距方式中，测量距离远，测距精度较高，不受大雨、大雾和沙尘爆等恶劣气候环境的影响，是一种比较好的测距手段，但是成本很高；激光雷达测距测量距离远，成本较低，测距精度较高，但受环境变化的影响大，对被测物体反射面的粗糙和倾斜度有较高的要求；超声波测距范围较小，精度高，不受大雨、大雾和沙尘爆等恶劣气候环境的影响，而且产品成本很低。

国内目前在非接触式电子测距仪方面，也有毫米波雷达测距、激光雷达测距、CCD立体视觉测距等测距方式，相对于国外的同类非接触式电子测距仪，我们的产品精度相对较低、价格也相对便宜。

1 超声波测距的原理及特点

超声波脉冲在空气中的传播速度是已知的，如果我们知到了它的传播时间也就知道了超声波的传播距离，即距离=速度×时间，这就是超声波测量距离的基本原理。所谓的超声波是针对平常我们所讲的“声波”来说的，“声波”的频率是指20 Hz至20 kHz范围内的机械波，高于20 kHz频率的机械振荡波我们称为“超声波”，超声在介质的传播过程中，主要有以下几个特点：

1）40 kHz时是一个比较理想的测距频率，可以兼顾“定向性”和“衰减”两个特性。

摘 要： 通过对声场理论模型的研究，利用Matlab软件对声场进行仿真并且给出了可视化的结果，从而使声场的分析大大简化。另外通过控制变量法分别讨论了发射频率以及超声波换能器的尺寸等对声场分布的影响，有利于加深对抽象声场的理解，从而对超声波测距系统进行优化。

关键词： Matlab； 超声场分布； 发射频率； 超声波换能器

中图分类号： TN710?34； TP391.9 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）05?0101?04

0 引 言

对于超声波测距系统而言，超声波的分布关系到被测物体定位的可靠性和准确性，因此在超声波检测的研究中，超声波声场的模拟尤为重要。从目前国际上的研究现状来看，超声波的模拟主要包含了：工件中声场分布的模拟，声源发射声场的模拟，各向异性材料和高衰减的不均匀材料中声场模拟等，这方面研究包括瑞典乌普萨拉大学开放的基于Matlab的工具箱程序包DREAM，法国的Pierre Calmon先生等创建的Champ?sons数学模等。我国的超声检测模拟和仿真技术的发展相对滞后，新技术研发中计算机技术的应用一直是我国超声检测的薄弱环节。20世纪90年代，浙江大学开发了CAPPNDT系统，冶金部压力容器站研发了NDTS软件，标志着我国超声检测模拟技术得到了进一步发展。但从整体上看，我国在超声检测模拟和仿真技术方面的研究成果相对较少。

1 超声场理论研究

1.1 描述超声场的物理量

超声波声场即在介质中超声振动所波及的质点所占据的空间范围。超声波声场的大小形状受到各种因素的影响，通常采用声压、声强和声阻抗等物理量描述超声场。

摘 要： 系统以STM32处理器为控制核心，主要包含超声波发射电路、超声波接收电路、温度补偿模块和液晶显示电路等电路。通过测量超声波发射到遇到障碍物返回的时间差，计算出距离和速度。采用DS18B20检测环境温度，修正超声波传播速度误差。经测试，系统可测量5 m内的距离和100 cm/s内的速度。

关键词： 嵌入式处理器; 测速测距; 超声波; 温度补偿

中图分类号： TN919?34; TP933 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）24?0087?03

Design of ultrasonic velocity and range measurement system based on STM32

CAI Guang?zhao， HONG Yuan?quan， ZHOU Yong?ming

（Department of Electronic Engineering， Shaoguan University， Shaoguan 512005， China）

Abstract： The system takes the STM32 processor as its control core， and mainly includes ultrasonic transmitting circuit， ultrasonic receiving circuit， temperature compensation module and liquid crystal display circuit. The distance and speed are calculated by measuring the time difference between ultrasonic emission and return. DS18B20 is used to detect the ambient temperature， and correct the ultrasonic propagation velocity error. The testing results show the system can measure the distance within 5 m and speed in 100 cm/s.

Keyword： embedded processor; velocity and range measurement; ultrasonic wave; temperature compensation

摘 要：在工业中，目前皮带跑偏检测主要的方法是使用跑偏检测开关，即行程开关。但跑偏检测开关的故障率较高。为保障跑偏检测开关正常工作，需专职人员人工对开关进行定期维护，使用的人力成本较高。为确保皮带在运行过程中安全可靠、便于实施，同时降低维护成本。文章通过对超声波测距仪原理进行分析后，设计了一种基于超声波测距的非接触性皮带检测报警装置。

关键词：监测；报警；超声波；非接触性

1 概述

运输皮带是物料短途运输的重要设备，广泛应用于矿山、农业、食品、烟草等生产行业。皮带跑偏是运输皮带作业过程中最为常见的故障，其危害性极大，皮带跑偏轻则造成撒料、皮带磨损；重则由于皮带与机架剧烈摩擦引起皮带软化、烧焦甚至引起火灾，造成整个生产线停产。所以及时、准确地检测皮带跑偏具有非常重要的意义[1]。

目前皮带跑偏检测主要的方法是使用跑偏检测开关，即行程开关。使用时将行程开关成对安装于输送机头部或尾部，当皮带跑偏时皮带边缘接触压迫行程开关触头产生移动触发报警。跑偏检测开关是机械式开关，采用接触式检测方式，当其应用于如煤矿井下等较为恶劣的生产环境时，极易被煤尘、泥污、油泥等影响，易发生误报、漏报等故障。因此，跑偏检测开关的故障率较高。为保障跑偏检测开关正常工作，需专职人员人工对开关进行定期维护，使用的人力成本较高。

文章在于提供一种基于超声波测距的皮带检测报警装置，是采用非接触式检测原理的、运行可靠、便于实施、维护成本低的检测运输皮带跑偏的新设备。

2 工作原理分析

超声波监测报警装置如图1所示，主要包括超声波测距单元、人机交互单元、数据处理单元、通信单元和报警单元。通过超声波测距仪测量获得超声波测距传感器至皮带的边缘距离，以此来判断皮带是否跑偏。基于超声波测距的皮带监测报警装置安装如图2所示。

[关键词]前向通道;超声波测距仪;设计方法

本文设计了一个基于单片机的压电式超声波测距仪(前向通道),该系统可应用于汽车倒车、雾天行车、水深测量等距离不易测量的环境。文章概述了超声检测的发展及基本原理,介绍超声传感器的原理及特性,并且在介绍超声测距系统的基础上,提出了系统的总体构成。

一、超声波测距仪系统硬件电路设计

(一)超声波测距仪系统设计结构框图

根据设计要求,该控制系统的基本结构框图如图1。

系统由四个主要功能模块组成:传感器发送-接收模块、稳压电源模块,信号处理模块,单片机控制模块。通过测量不同方向的传感器的信号,经过信号处理电路,由单片机控制计算出与障碍物的距离,从而达到测距目的。

(二)超声波传感器测量

超声波发射器向某一方向发射超声波,在发射时刻的同时开始计时,超声波在空气中传播,途中碰到障碍物就立即返回来,超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s,根据计时器记录的时间t,就可以计算出发射点距障碍物的距离(s),即:s=340t/2 。这就是所谓的时间差测距法。

摘要：本文介绍了以AT89S51单片机为控制核心，采用SRF08型超声波测距模块构成超声波测距仪，通过单片机控制超声波轮流发射，在此过程中单片机计算发射超声波和接收到回波的时间差，继而测量出相间隔的距离。此系统硬件设计简单，性价比高，测量精度高，系统还可以通过显示模块显示当前距离，操作比较简单，具有很强的社会应用性。

关键词：AT89S51单片机 SRF08模块 超声波 测距仪

中图分类号：TP274.53 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）02-0165-02

随着社会的不断进步，汽车逐步进入到普通家庭，汽车中的各种电子设备越来越方便化和人性化，这其中倒车雷达是保证汽车安全性能的一个重要电子模块。现在市场上所使用的倒车雷达其实就是一种常见的超声波测距仪，驾驶者在倒车时，启动倒车雷达，在单片机的控制下，有装在车尾的超声波探头发射超声波，当遇到车后有障碍物时，产生回波信号，超声波接收头接收到回波信号后经过单片机进行数据处理，通过计算时间差就可以测量出两者之间相隔的距离。同时，还可以通过显示模块或发声模块向外输出信号，提示驾驶者后方障碍物的距离，使其对倒车动作有个预先判断。由此可以看出超声波测距是当前非常流行的一种非接触式的测距方式，其测距方式不易受外界影响，更适宜在有强电磁波、灰尘或烟雾的环境中进行测量，而且对于一些透明的物体更有其优越性。相比于激光测距和微波测距，超声波的测量精度不是很精密，但其硬件电路容易实现，结构简单，造价低廉，在一些倒车雷达，流量测量，液面监控，物体变形检测等方面还是有广泛的应用。

1 系统设计要求和设计思路

本系统设计采用AT89S51单片机作为核心控制芯片，使用SRF08型超声波测距模块对障碍物位置进行检测。当检测到障碍物距离超声波模块小于5米时，系统指示灯亮起，并发出单次提示音；当障碍物继续靠近，距离超声波模块小于3米时，系统的蜂鸣器开始发出间隔不同的连续报警音，距离越近报警音的间隔越小，直到报警音成为长音报警声。在发出报警声的同时，通过液晶显示器显示当前的距离，方便使用者有一个量化的数据。

1.1 超声波测距技术介绍

超声波是指振动频率大于20KHz以上的声波，由于其振动的频率非常高，超过了人耳听觉的频率范围，因此人们将这种听不见的声波叫做超声波。超声波具有聚束、定向及反射、透射等特性，利用超声波的这些特性以及与物体作用产生的各种效用而设计的传感器叫做超声波传感器，由于其检测方便、迅速，计算方法简单且精度较高，所以经常在使用在距离测量方面。

【摘要】超声波测距原理是通过测发射和接收超声波遇到障碍物反射回波的时间差t，再求出距离d。本文以AT89C52单片机为核心，设计出低成本、高精度测距仪，并给出了这种测距仪的硬件原理电路和主要的软件设计思路。

【关键词】超声波；单片机；测距

超声波具有能量消耗缓慢、指向性强、在介质中传播距离远等特性。由于各种介质对声波的传播都呈现一定的阻抗，当声波作用到两种介质的分界面时，如果这两种介质的声阻抗相差很大，就会从界面上反射回来，因而超声波经常用来测量距离[1]。超声波测距主要应用于井深、液位、管道长度、倒车雷达等场合。有的超声波测距仪采用专用集成电路来设计，但没有距离显示且成本高，使用也不方便。本文介绍的超声波测距仪以单片机AT89S52为核心的硬件电路和软件设计，具有高精度、低成本、数字显示、工作稳定、性能良好等优点的。

一、超声波测距仪原理与方案

超声波测距原理是通过测发射和接收超声波遇到障碍物反射回波的时间差t，再求出距离d。

若超声波发生器在t1时刻发出超过声波，经测物体后反射后，在t2时刻被超声波接收器所接收，则超声波发出信号到接收返回信号所用的时间t=t2-t1，故被测距离为：d=s/2=（ct）/2

式中，s为声波的来回路程，d为被测物与测距器的距离，c为声速。

本系统由分超声波发射模块、超声波接收模块、显示及信号处理模块组成。系统框图如图1所示。