超聲波測距00

1、指導老師：石堅指導老師：石堅報告人：夏遠東報告人：夏遠東專業(yè)：專業(yè)：1313電子信息工程電子信息工程 隨著社會的發(fā)展， 傳統(tǒng)的測距方法在很多場合已無法滿足人們的需求， 而超聲測距是一種非接觸式非接觸式的檢測方式，與其他方法相比，它不受光線、被測對象顏色等影響。對于處于黑暗、有灰塵、煙霧、電磁干擾、有毒等惡劣的環(huán)境下被測物的測試有較強的適應能力較強的適應能力。在液位測量、機械手控制、車輛自動導航、物體識別、倒車雷達、建筑工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場等方面有廣泛的應用，特別是在空氣測距方面的應用。 因空氣中波速較慢， 其回波信號中包含的沿傳播方向上的結構信息很容易檢測出來， 具有很高的分辨力很高的分辨力，

2、因而其準確度也比其他方法更高，而且超聲波傳感器具有結構簡單、體積小、信號處理可靠等特點。利用超聲波檢測迅速、方便、計算簡單、易于做到實時控制實時控制，在測量精度方面能達到工業(yè)實用的要求等優(yōu)點，本設計基于單片機IAP15L2K61S2介紹了一種有實用價值的高精度測距方法。IAP15L2K61S2控制器HC-SR04超聲波測距模塊液晶顯示圖1 系統(tǒng)總體結構框圖電源模塊+3.3V+3.3V+5V其他其他蜂鳴器報警按鍵+5V系統(tǒng)重要芯片/模塊簡介單片機（IAP15L2K61S2）重要參數(shù)工作電壓：2.4V 3.6V （3.3V）內(nèi)核：速度比普通8051快8-12倍工作頻率：5MHz35MHz可選(內(nèi)部

3、集成)儲存資源：大容量片內(nèi)EEPROM/SRAM定時器/計數(shù)器：6個調(diào)試下載：ISP/IAP冷啟動下載，自帶仿真功能圖2 控制芯片實物圖系統(tǒng)重要芯片/模塊簡介超聲波測距模塊（HC-SR04）重要參數(shù)工作電壓：+5V工作頻率：40KHZ探測距離：2cm450cm 測量角度：15度輸入觸發(fā)信號：10uS的TTL脈沖輸出回響信號：輸出TTL電平信號，與射程成比例+5V觸發(fā)信號輸入回響信號輸出GND圖3 超聲波測距模塊實物圖系統(tǒng)重要芯片/液晶顯示屏簡介液晶顯示屏（YJD12864）重要參數(shù)工作電壓：+3.3V or +5V工作電流：8mA時鐘頻率：30MHZ自帶漢字庫，ASCII字符圖4 超聲波測距模

4、塊實物圖圖5 超聲波發(fā)射接收原理圖圖6 超聲波測距模塊原理圖圖7 超聲波測距模塊時序圖 (1)采用IO口TRIG觸發(fā)測距，給至少10us的高電平信號; (2)模塊自動發(fā)送8個40khz的方波，自動檢測是否有信號返回； (3)有信號返回，通過IO口ECHO輸出一個高電平，高電平持續(xù)的時間就是超聲波從發(fā)射到返回的時間。距離計算距離計算 距離計算公式： D=S/2=(Vt)/2=(高電平時間*聲速(344M/S)/2 硬件設計硬件設計軟件設計軟件設計超聲波測距模塊接口電路設計蜂鳴器電路設計矩陣鍵盤電路設計電源及USB轉(zhuǎn)串口電路設計主程序框圖發(fā)射子程序接收中斷程序圖8 控制芯片電路系統(tǒng)的硬件設計系統(tǒng)的

5、硬件設計圖9 電源及USB轉(zhuǎn)串口電路圖圖10 矩陣鍵盤電路圖圖11 蜂鳴器電路圖圖12 超聲波測距模塊接口電路圖圖13 超聲波測距實物圖 圖14 超聲波測距驗證尺度表 系統(tǒng)的軟件設計系統(tǒng)的軟件設計 本設計以本設計以STC12C5A60AD單片機為核心，由主程序、單片機為核心，由主程序、發(fā)射子程序、接收子程序、發(fā)射子程序、接收子程序、定時子程序、顯示子程序等定時子程序、顯示子程序等模塊組成。主程序采用模塊組成。主程序采用c語語言與匯編編寫。主程序框圖言與匯編編寫。主程序框圖如圖所示：如圖所示：開始單片機初始化定時中斷子程序啟動超聲波測距是否有回波?定時中斷子程序Y YN N顯示測量結果結束 超聲

6、波發(fā)射子程序和接收中斷程序超聲波發(fā)射子程序和接收中斷程序 定時中斷服務子程序完成三方向超聲波的輪流發(fā)射定時中斷服務子程序完成三方向超聲波的輪流發(fā)射 外部中斷服務子程序主要完成時間值的讀取、距離計外部中斷服務子程序主要完成時間值的讀取、距離計算、結果的輸出等工作。算、結果的輸出等工作。關外部中斷計算距離讀取時間值結果輸出開外部中斷外部中斷入口發(fā)射完否?停止發(fā)射Y YN N返回定時器初始化定時器中斷入口發(fā)射超聲波返回關外部中斷讀取時間值開外部中斷外部中斷入口發(fā)射完否?停止發(fā)射Y YN N返回定時器初始化定時器中斷入口發(fā)射超聲波總總 結結 經(jīng)實驗證明：該系統(tǒng)可以初步實現(xiàn)倒車報警系統(tǒng)經(jīng)實驗證明：該系統(tǒng)

7、可以初步實現(xiàn)倒車報警系統(tǒng)的基本探測功能，當與障礙物的距離小于的基本探測功能，當與障礙物的距離小于1m時發(fā)出報時發(fā)出報警，提醒駕駛員，具有很強的實用性。警，提醒駕駛員，具有很強的實用性。汽車倒車報警系統(tǒng)汽車倒車報警系統(tǒng)硬件硬件軟件軟件探頭發(fā)出超聲波探頭發(fā)出超聲波單片機計算距離單片機計算距離匯編語言編程匯編語言編程實現(xiàn)測距算法實現(xiàn)測距算法中斷、計時中斷、計時單片機的串口通信單片機的串口通信距離的測量，數(shù)據(jù)的顯示距離的測量，數(shù)據(jù)的顯示超聲波測距演示感謝感謝 D=（t*344）/2 D=t/(2/344)=t/0.0058 t=DistanceData*(12/33.1776) D=DistanceData*(12/33.1776)/0.