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目录
一、超声波测距原理
二、超声波测距模块介绍
1.
主控模块
2.
电源模块
3.
显示模块
4.
超声波模块
5.
扬声器模块
三、超声波测距功能介绍
四、超声波测距前景展望
五、心得
附：程序
超声波测距
(
可报警
)
一、超声波测距原理
超声波发
射器定期发送超声波，
遇到被测物体时发生反射，
反射波经超声
波
接收器接收并转化为电信号，只要测出发送和接收的时间差
t
，即可测出超声测
距装置到被测物体之间的距离
S:
S=c*t/2
(
式
中
c
为超声波在空气中的传播速度，
c
=331.45*
√（
1+T/273.16))
由此可见声速与温度的密切的关系。
在应用中，
如
果温度变化不大或者对测
量要求不太高
(
例如汽车泊车定位系统
)
，
则可认为
声速是不变的，
否则，
必须进
行温度补
偿。
超声波传感器是超声测
距核心部件，
传感器按其工作介质可分气相、
液相和
固相传感器
;
按其发射波束宽度可分为宽波束和窄
波束传感器
;
按其工作频率又
可分为<
/p>
40kHz, 5OkHz
等不同等级。超声波在空气传播过程中
，由于空气吸收衰
减和扩散损失，
声强随着传播距离的增大而衰
减，
而超声波的衰减随频率增大而
成指数增加。本设计选用气相
、窄波束、
40kHz
的超声波传感器。
二、超声波测距模块介绍
该产品
共有五个模块，
其中主控模块、
电源模块、
显示模块、
扬声器模块集
成在开发板上，超声波模块是外接
的。
1.
主控模块
主要部分是
51
单片机。
51
单片机是对目前所有兼容
Intel
8031
指令系统的单片机的统称。该系列
单片机的始祖是
Intel
的
8031
单片机，后来随着
Flash rom
技术的发展，
8031
单片机取得了长足的进展，
成为目前应用最广泛的
8
位单片机之一，
其代表型号
是
ATLEM
公司的
AT89
系列，它广泛应用于工业测控系统之中。目前很
多公司都
有
51
系列的兼容机型推出，
在目前乃至今后很长的一段时间内将占有大量市场。
51
单片机是基础入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种。需要注意的是
52
系列的单片机一般不具备自编程能力。
主要功能：
·8
位
CPU·4kbytes
程序存储器
(ROM)
(52
为
8K)
·256byte
s
的数据存储器
(RAM)
（
52
有
384bytes
的
RAM
）
< br>·32
条
I/O
口线·111<
/p>
条指令，大部分为单字节指令
·21
个专用寄存器
·2
个可编程定时
/
计数器
·5
个中断源，
2
个优先级（
52
有
6
个）
·一个全双工串行通信口
·外部数据存储器寻址空间为
64kB
·外部程序存储器寻址空间为
64kB
·逻辑操作位寻址功能·双列直插
40PinDIP
封装<
/p>
·单一
+5V
电源供电
CPU
：由运算和控制
逻辑组成，同时还包括中断系统和部分外部特殊功能寄
存器；
RAM
：用以存放可以读写的数据，如运算的中间结果、最终结
果以及欲显示
的数据；
ROM
：用以存放程序、一些原始数据和表格；
I/O
口：四个
8
位并行
I/O
口，既可用作输入，也可用作输出；
<
/p>
T/C
：两个定时
/
记数器，既可以工作在定时模式，也可以工作在记数模式；
五个中断源的中断控制系统；
一个
全双工
UART
（通用异步接收发送器）的串行
I/O
口，用于实现单片机
之间或单片机与微机之间的
串行通信；
片内振荡器和时钟产生电路，
< br>石英晶体和微调电容需要外接。
最高振荡频率
为
12M
。
2.
电源模块
发电机能把机械能转换成电能，
干电池能把化学能转换成电能。
发电机、
电
池本身并不带电，它的两极分别有正负电荷，由正
负电荷产生电压
(
电流是电荷
在电压的
作用下定向移动而形成的
)
，电荷导体里本来就有，要产生电流
只需要
加上电压即可，
当电池两极接上导体时为了产生电流而把
正负电荷释放出去，
当
电荷散尽时，也就荷尽流
(
压
)
消了。干电池等叫做电
源。通过变压器和整流器，
把交流电变成直流电的装置叫做整流电源。能提供信号的电子
设备叫做信号源。
晶体三极管能把前面送来的信号加以放大，
又
把放大了的信号传送到后面的电路
中去。
晶体三极管对后面的电
路来说，
也可以看做是信号源。
整流电源、
信号源
有时也叫做电源。
3.
显示模块
我们选用的是
LED
共阴极数码管，
用于显示超声波至障碍物的距离，
精度单
位为
< br>cm
。
此处也可以选用
LCD1
2864
液晶显示屏，
这样可以更加精确的显示距离，
以及单位、温度、湿度等参量。
LED
数码管实际上
是由七个发光管组成
8
字
形构成的，加上小数点就
是
< br>8
个。这些段分别由字
母
a,b
,c,d,e,f,g,dp
来表示。当数码管特定的段
加
上电压
后，这
些特定
的段就会
发亮，
以形成
我们眼
睛看到
字样了
。如：
显示一个“
2”字，那么应当是
a
亮<
/p>
b
亮
g
亮
e
亮
d
亮
f
不亮
c
不亮
dp
不
亮。
LED
数码管有一般亮和超亮
等不同之分，也有
0.
5
寸、
1
寸等不同的尺
寸
。小尺
寸数码
管的显
示笔画常
用一个
发光二
极管组
成，而
大尺寸
的数码
管
由二个
或多个
发光二
极管组成
，一般
情况下
，单个
发光二
极管的
管压降<
/p>
为
1.8V
左右，
电
流不超过
30mA
。
发光二极管的阳极连接到
一起连接到电源
正
极的称
为共阳
数码管
，
发光二
极管的
阴极连
接到一
起连接
到电源
负极的
称为
共阴数码
管。常用
LED
数码管显示的
数字和字符是
0
、
1
、
2
、
3
、
4
、
5<
/p>
、
6
、
7
、
8
、
9
、
A
、
B
、
C
、
D
、
E
、
F
。
led
数码管的结构及工
作原理
led
数码管（
LED
Segment
Displays
）
是由多个发光二
极管封装在一起
组成“
8”字型的器件
，
引线已在内部连接完成
，
只需引出它们的各个笔划
，
公共电
极
。
led
数码管常用段数一般
为
7
段有的另加一个小数点
< br>，
还有一种
是类似
于
3
位
“+1”型。
位数有
半位，
1
，
2
，
3
，
4
，<
/p>
5
，
6
，
8
，
10
位等等
....
，
led
数码管根据
LED
的接
法不同分为共阴
和共阳两类
，
了解
LED
的这些特性
，
对
编程是
很重要
的，因
为不同类
型的数
码管，
除了它
们的硬
件电路
有差异
外，编程方法
< br>也是不同的。图
2
是共阴和共阳极数码管的
内部电路，它们
的发光原理是
一样的，只是它们的电
源极性不同而已。颜色
有红，绿，蓝，
黄等几种。
led
数码管
广泛用于仪表，时钟，车站，家电
等场合。选用时要
注意产品尺寸
颜色，功耗
，亮度，波长等。下
面将介绍常用
LED
数码管内
部引脚图片
每一笔划都是对应一个
字母表示
DP
是小数点
.
LED
数码管要正常
显示，
就要用驱动
电路来驱动数码管的各个段码
，
从
而显示出我们
要
的数位，因此根据
LED
数码管的驱动方式
的不同，可以分
为静态式和动
态式两类。
< br>
4.
超声波模块
电气参数：
电气参数
工作电压
工作电流
工作频率
最远射程
最近射程
测量角度
输入出发信号
输出回响信号
规格尺寸
5.
扬声器模块
扬声器特征
:
（
1
）扬声
器有两
个接线
柱（两根
引线）
，当<
/p>
单只扬
声器使
用时两
根引脚
不分正负极性
，多只扬声器同时使用时两个引
脚有极性之分。
（
2
）扬声器有一个纸盒，
它的颜色
通常为黑色，也有白色
。
（
3
）扬声器的外形有圆形
< br>、方形和椭圆形等几大类。
< br>（
4
）扬声器纸盆背面是磁铁，外磁式扬声器用金属螺丝
刀去接触磁铁
时会感觉到磁
性的存在；
内磁式扬声器中没有
这种感觉，但是外壳内部确
磁铁。
（
5
）扬声器装在机器面
板上或音箱内。
三、超声波测距功能介绍
< br>本产品主要是运用超声波来检测周围障碍物与该超声波起始端之间的距离。
超声波
模块的电气参数见上。
超声波的射程为
2cm-400cm
，
当射程大于
400cm
< br>时，
将无法测距，此时数码管上显示为“
---
”
。另外当射程小于
15cm
< br>时，将会由扬
HC-
SR04
超声波模块
DC5V
15mA
40Hz
400cm
2cm
15
度
10
uS
的
TTL
脉冲
输出
TTL
电平信号，与射程成
比例
45*20*15cm
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