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超声波测距仪的设计与制作
披区
(石家庄职业技术学院河北石家庄050081)
设计开发
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仅，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，面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
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大器
图1硬件电路原理图
开始系统初始化超声波测距在LCD上显示距高
信息报警处理
图2主程序流程图
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，通过液品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，超过了人耳听觉的颊率范围，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，由于其检测方使、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。
超声波传感器根据原理不同可以分为压电式，电磁式和磁致伸缩式等。其中，压电式超声波传感器使用最为常见，它是根据压电效应的原理制作面成，既可以作为发射器也可以作为接收器使用。压电式超声波传感器是由压电品片、吸收块、保护膜、引线等组成。当作为发射器时，给传感器两级加上一个频率等于压电品片固有振荡频率的脉冲信号时，压电品片将会发生振动，维继面间外发出超声波，当作为接收器时，传感器两级不加电压，当其接收到超声波时，压电品片随之振动，并将机械能转换为电信号。超声波模块测距原理是根据发出超声波后到检测到回波信号的时闻来计算传感器和障碍物的距离，由于已知声波的速度，其计算公式如下：距离=340+t/2。
1.2SRF08型超声波测距模块简介
SRF08型超声波测距模块采用I2C总线接口设计，可以与多种单片机配合使用，其使用方便，操作方法完全按照12C总线协议来处理。SRF08型超声波测距模块的工作特性如下：工作电压为+5V，工作电流最大为50mA，典型值为30mA，工作频率为40KHz，距离范围为3cm—6m；探测半径大于2m时，敏感度为3cm，当输入10us的TTL 脉冲信号时，将产生超声波信号，回波脉冲也是TTL电平信号，可以设置为人工神经网络模式。由两个超声波探头和基础板组成，其中引出5个引脚与外界通信与控制，这5个号脚分别是VCC，SDA， SCL,NC,GND。SRF08型超声波测距模块可以设置为测距模式和 ANN模式两种工作模式，本文主要介绍测距模式。在测距模式下，每向命令寄存器写入一次命令就会启动一次测距，同时清除回波记录缓冲区中的数据，测量得到的结果按照顺序以2个字节为单位依次存人寄存器中。如果要修改SRF08型超声波测距模块地址，则需要向12C总线上的地址依次写人0xA0,0xA5，0xAA，之后再写人修改地址。
2硬件电路设计
超声波测距仪的硬件设计主要是以AT89S51单片机为核心，并配有复位电路和时钟电路，外围主要电路模块包括：测距模块，显示模块，按键模块，发声模块。由于SRF08型超声波测距模块采用12C 总线协议，与单片机通信只需要SDA和SCL两根通信线，硬件连接相对比较简单。显示模块采用LCD液品显示，PO口连接8根数据引脚，P2口的三根引脚连接控制弓脚，其它外部设备例如蜂鸣器，LED
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