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1、基于基于 AT89S51AT89S51 单片机的超声波测距仪设计单片机的超声波测距仪设计学生姓名： 所 在 系： 专业名称： 班 级： 学 号： 指导教师： 基于 AT89S51 单片机的超声波测距仪设计学生： 指导老师：内容提要内容提要：我们知道，当物体振动时会发出声音。科学家们将每秒钟振动的次数称为声音的频率，它的单位是赫兹。我们人类耳朵能听到的声波频率为 2020000 赫兹。当声波的振动频率大于 20000 赫兹或小于 20 赫兹时，我们便听不见了。我们把频率高于20000 赫兹的声波称为“超声波” 。超声和可闻声本质上是一致的，它们的共同点都是一种机械振动。其不同点是超声频率高，波长
2、短，具有方向性强、能量集中、不受光和电磁波以及粉尘等外界因素的干扰等优点。因此，超声波可用于非接触测量，利用计算超声波在被测物体和超声波探头之间的传输来测量距离的，对被测目标无损害。而且超声波传播速度在相当大范围内与频率无关。正由于这样，目前对于超声波精确测距的需求也越来越大，在机械制造，电子冶金，航海，宇航，石油化工，交通等工业领域具有广泛地应用。此外，在材料科学，医学，生物科学等领域中也占具重要地位。本文主要介绍基于 AT89S51 单片机，辅助以 CX20106A 红外接收专用放大电路，TCT40-10 超声波传感器和数字化的温度传感器 DS18B20 设计的超声波测距仪。测距原理采用一
3、般的方法：渡越时间法 TOF（time of flight）来测量物体与发声源的距离。测量距离大概 5m，测量精度约为 0.01m。关键字：关键字：超声波 渡越时间法 AT89S51 CX20106A TCT40-10 DS18B20 AT89S51 MCU-BASED DESIGN OF ULTRASONICRANGE FINDERAbstract：We know that objects will sound when they vibrate. Scientists call the number of vibrations per second frequency of sound,
4、its unit is the Hertz. Our human ears can hear the sound frequency between 20 20,000 Hz. When the sound wave frequency is greater than 20000 Hz or less than 20 Hz, we cant listen it. We have higher than 20000 Hz frequency sound waves known as “Ultrasonic“. The sound wave which we can listen and ultr
5、asonic have the same essence, they are also a mechanical vibration. Their difference is that the ultrasonic have a high-frequency and a short wavelength, furthermore it is high directivity, concentrated energy, and free form light and dust, such as electromagnetic interference from external factors,
6、 etc. Therefore, ultrasound can be used for non-contact measurement, the use of ultrasound in the calculation of the measured objects and the transmission between the ultrasonic probe to measure the distance of the measured target without damage. This paper mainly introduces single-chip based on the
7、 AT89S51, auxiliary CX20106A infrared receiver to a dedicated amplifier and TCT40-10 ultrasonic sensor designed ultrasonic range finder. Ranging general principle of the method used: transit-time method TOF (time of flight) to measure objects with the sound source distance. Measuring the distance ab
8、out 5m, the measurement accuracy of about 0.01m.Key words：ultrasonic time of flight ultrasonic-sensor AT89S51 CX20106A TCT40-10 DS18B20目 录一、引一、引 言言.1（一）课题背景 .1（二）课题研究目的和意义.4（三）研究内容以及方法原理.4（四）论文完成的工作.6二、总体方案设计二、总体方案设计.7三、系统硬件设计三、系统硬件设计.7（一）单片机AT89S51 的基本设计 .7（二） CX20106A 红外接收放大模块的设计.11（三） TCT40-10 超声
9、波传感器的设计.14（四） DS18B20 温度传感器的设计.15（五） LED 数码管显示电路的设计.17四、系统软件设计四、系统软件设计.18五、总结与未来展望五、总结与未来展望 .19致 谢.19附附 录录 .21参参 考考 文文 献献.32基于 AT89S51 单片机的超声波测距仪设计一、引一、引 言言（一） 课题背景随着工业，建筑业，农业建设的不断发展，距离测量频率的不断提高，一些在早期社会，曾被人类广泛应用的米尺不在满足人类的要求，就出现了现在人类所应用的间接测量工具。测量能够为人们提供一个距离衡量的尺度，对待事物有准确的物理概念。然而随着社会发展和进步，人类的测量范围不断膨胀，由
10、地表向两侧延伸，对地质的研究，宇宙的探索，可谓两极化的发展。大到无边宇宙，小到原子，或更加细微的测量区间，米尺加公式的测量时代早已不能满足探索的需要，而被人们作为探测行业的基石。 在测量方面，尤其工业，据了解，我国一些工业领域曾经使用过接触式测量仪，但普遍存在着这样一些问题，抗粉尘能力差，触点接触不良，经常失灵，误动作，不可调整，容易被杂物缠绕而误报等缺点，工作不可靠，影响设备的正常使用。针对以上这些缺点。我们考虑研究一种非接触测量仪器。 在信息化，现代化的时代，随着电子技术的发展，非接触测量出现了微波雷达测距，激光测距及超声波测距等。前几种方法由于技术难度大，成本高，一般仅用于军事工业，而超
11、声波测距由于其科研技术难度相对较低，且成本低廉，适于民用推广。所以现在我们所见到一些测量仪基本上都是利用超声波来测距的。 超声波作为一种检测技术，采用的是非接触式测量，此特点可使测量仪器不受被测介质的影响。这就大大解决了在粉尘多情况下，给人类引起的身体接触伤害，腐蚀性质的被测物对测量仪器腐蚀，触点接触不良造成的误测情况。且对被测元件无磨损，使测量仪器牢固耐用，使用寿命加长，而且还降低了能量消耗，节省人力和劳动的强度。从长远利益看，是多向节能型研究。 超声波测距与其它非接触式的检测方式方法相比，如电磁的或光学的方法它不受光线，被测对象颜色，电磁干扰等影响。超声波对于被测物体处于黑暗，有灰尘，烟雾，电磁干扰，有毒等恶劣的环境有一定的适应能力。因此在液位测量，机械手控制，车辆自动导航，物体识别等方面有广泛应用。特别是应用于空气测距，由于空气中波速较慢，其回波信号中包含的沿传播方向上的结构信息很容易检测出来，具有很高的分辩力，因而其准确度也较其它方法高，而且超声波传感器具有结构简单，体积小，信号处理可靠等特点。 超声波是一种指向性强，能量消耗慢的波。它在介质
