如何使用单片机STC89C51进行超声波测距仪的设计

　　介绍了一种基于单片机 STC89C51 的超声波测距系统，重点阐述该系统的硬件电路设计和软件设计，并利用温度检测电路有效消除了环境温度变化对传播速度的影响；在数据处理方面，利用最小二乘法得出实际值与测量值之间的补偿公式，从而使系统的测量误差进一步减小；在盲区消隐方面，通过在软件上采用延迟接收技术，有效消除了串绕信号，进一步提高了检测的精度及灵敏度。

　　如今在工业，医学等许多方面都对超声波应用的要求越来越高，由于超声波测距与被测物体无直接接触，能够清晰稳定地显示测量结果，广泛应用于液位和物位的非接触式测量以及汽车倒车时的报警。因此，设计好的超声波测距仪就显得非常重要了。

　　本设计采用以 STC89C51 单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪的硬件电路和软件设计方法。整个电路采用模块化设计，由主程序、预置子程序、发射子程序、接收子程序、显示子程序等模块组成。各探头的信号经单片机综合分析处理，实现超声波测距仪的各种功能。

　　1 超声波测距原理

　　超声波是高于听觉频率阈值的机械波，超声波具有直线传播特性，它的频率越高，反射能力越强，而绕射能力越弱，表现出更强的方向性，利用超声波的这种特性采用时间差值检测法进行距离的测量，发射器发出的超声波以速度 v 在空气中传播，在到达被测物体时被反射返回，由接收器接收，其往返时间为 t，由 s=vt/2 即可算出被测物体的距离。由于超声波也是一种声波，其声速 v 与温度有关，下表列出了几种不同温度下的声速。在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的。如果测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法加以校正。

　　2 超声波测距仪硬件电路设计

　　单片机控制超声波发射器发出 40kHZ 的超声波信号；超声波接收器将接收到的超声波信号，用接收电路进行检波处理后，启动单片机中断程序，测得时间为 t，再由软件进行判别、计算，并将数据送至 LCD 显示。

　　本系统主要由单片机及其显示电路、温度补偿电路、超声波发射电路和接收电路等组成。当第一个超声波脉冲发射后， 计数器开始计数， 在检测到第一个回波脉冲的瞬间，计数器停止计数， 利用温度检测电路实时地测量环境温度 T，再根据公式计算超声波的速度 c，从而计算出距离，将数据送到 LCD 显示。其中单片机是整个系统的核心部件，协调各部分的工作。