在這個(gè)項(xiàng)目中，我們使用8051單片機(jī)和超聲波傳感器建立了一個(gè)超聲波測(cè)距儀。我們有不同的方法來(lái)測(cè)量距離。一種方法是使用超聲波傳感器或模塊進(jìn)行距離測(cè)量。這篇文章解釋了如何使用8051單片機(jī)來(lái)測(cè)量距離。這個(gè)超聲波測(cè)距儀系統(tǒng)可以測(cè)量4米的距離，精確度為3毫米。

超聲波測(cè)距儀的原理

一般來(lái)說，距離可以用脈沖回波和相位測(cè)量法來(lái)測(cè)量。在這里，可以用脈沖回聲法測(cè)量距離。超聲波模塊向物體發(fā)射信號(hào)，然后接收來(lái)自物體的回波信號(hào)并產(chǎn)生輸出信號(hào)，其時(shí)間周期與物體的距離成正比。 超聲波傳感器的機(jī)制類似于RADAR（無(wú)線電探測(cè)和測(cè)距）。

RADAR概念

這個(gè)電路根據(jù)正常溫度下的聲波速度計(jì)算物體的距離，并在LCD上顯示距離。

如何將16×2 LCD與8051單片機(jī)連接起來(lái)

使用8051的超聲波測(cè)距儀的電路圖

使用8051電路的超聲波測(cè)距儀

超聲波測(cè)距儀所需元件

AT89C51單片機(jī)

8051編程板

編程電纜

HC - SR04 超聲波模塊

16 x 2 LCD

10KΩ 電位器

10μF / 16V 電解電容

2個(gè)10KΩ電阻(1/4瓦)

0592MHz晶體

2 x 33pF 電容器

按鈕

連接線

電源供應(yīng)器

Keil μVision 軟件

海德魯斯

Willar軟件

超聲波測(cè)距儀的電路設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目的主要部件是AT89C51微控制器，超聲波傳感器和LCD顯示屏。超聲波傳感器的TRIGGER和ECHO引腳分別連接到P3.1和P3.2引腳。 LCD的數(shù)據(jù)引腳連接到微控制器的PORT1，控制器的RS、RW和EN引腳分別連接到P3.6、GND和P3.7。這里，LCD（液晶顯示器）被用來(lái)顯示物體的距離。10KΩ POT用于改變LCD的對(duì)比度。微控制器、LCD和超聲波傳感器的電源引腳連接到5V直流。

超聲波模塊（超聲波傳感器）

HC - SR04超聲波模塊的工作原理是SONAR，被設(shè)計(jì)用來(lái)測(cè)量小型嵌入式項(xiàng)目中物體的范圍。它提供了優(yōu)秀的范圍檢測(cè)，具有高精確度和穩(wěn)定的讀數(shù)。該模塊的操作不受陽(yáng)光或黑色材料的影響。

特點(diǎn)

該模塊的分辨率為3毫米

探測(cè)距離為2厘米至400厘米（4米）。

角度測(cè)量為30度

觸發(fā)輸入脈沖寬度為10μs

所需電流為15mA

頻率40KHz

引腳配置

Vcc：該引腳連接到正的5V直流電。

觸發(fā)器： 觸發(fā)信號(hào)被施加到這個(gè)引腳，用于啟動(dòng)傳輸。這個(gè)信號(hào)必須在10μs內(nèi)為高電平。當(dāng)一個(gè)有效的觸發(fā)信號(hào)被應(yīng)用時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生8個(gè)40KHz的脈沖。

回音： 在這個(gè)引腳，模塊產(chǎn)生的信號(hào)的時(shí)間周期與距離成正比。

GND：該引腳連接到地面。

使用8051電路的超聲波測(cè)距儀如何工作？

當(dāng)10μs的高電平脈沖應(yīng)用于TRIG引腳時(shí)，超聲波模塊連續(xù)發(fā)射8個(gè)40KHz的脈沖。在發(fā)射第8個(gè)脈沖后，傳感器的ECHO引腳變?yōu)楦唠娖?。?dāng)模塊收到來(lái)自物體的反射信號(hào)時(shí)，ECHO引腳變?yōu)榈碗娖?。信?hào)離開和返回傳感器所需的時(shí)間被用來(lái)找出物體的范圍。

距離（厘米）=（時(shí)間/58

以英寸為單位的物體距離 = (時(shí)間/148)

距離也可以用超聲波的速度來(lái)計(jì)算 340m/s

時(shí)序圖

程序的算法

在TRIG引腳上發(fā)送10微秒的高電平脈沖

初始時(shí)P3.1=0；

P3.1 = 1;

delay_ms (10)；

P3.1 = 0;

等待，直到模塊發(fā)送40KHz的脈沖。當(dāng)?shù)?個(gè)脈沖被傳輸時(shí)回音針變成高電平，TIMER0開始計(jì)數(shù)，當(dāng)輸入INT0變成低電平時(shí)，定時(shí)器開始計(jì)數(shù)

while (INT0 == 0)；

while (INT0 == 1)；

TIMER0值等于信號(hào)前進(jìn)和復(fù)出的時(shí)間，所以我們只需要取一半的時(shí)間。

所需時(shí)間 = TIMER0 VALUE/2

超聲波脈沖的速度不過是音速，即340.29米/秒或34029厘米/秒。

距離 = 速度 * 時(shí)間 = 34029 * (TIMER0) / 2

在11.0592MHz時(shí)，TIMER0被遞增了1μs。

范圍 = 17015 * TIMER0 X 10-6

目標(biāo)范圍=TIMER0/58厘米。

如何操作？

首先將程序刻錄到單片機(jī)上

現(xiàn)在按照電路圖的要求進(jìn)行連接

 在連接時(shí)要確保超聲波模塊的Vcc與5V直流電相連。

接通電路板的電源

將障礙物放在超聲波模塊前面，現(xiàn)在你可以在LCD上觀察距離。

關(guān)閉電路板的電源。

超聲波測(cè)距儀項(xiàng)目應(yīng)用

用來(lái)測(cè)量障礙物的距離。

該系統(tǒng)用于汽車停車傳感器和障礙物警告系統(tǒng)。

用在地形監(jiān)測(cè)機(jī)器人中。

電路的局限性

該系統(tǒng)不能測(cè)量更遠(yuǎn)的距離。