超声波测距的设计与实现——硬件设计

作者:邰洪利;张欢;邓俊; 刊名:电脑迷 上传者:曹薇

【摘要】本文介绍一款基于单片机C8051f0005控制超声波传感器发送和接收,实现距离识别的超声波测距系统.本文介绍该超声波测距仪的硬件设计、焊接和调试.最后总结并提出下一步改进方案.

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网络天地 180 超声波测距的设计与实现 ——硬件设计 ◆邰洪利 1 张 欢 1 邓 俊 1 (1 四川科技职工大学 四川 成都 610101) 摘要:本文介绍一款基于单片机 C8051f0005 控制超声波传感器发送和接收,实现距离识别的超声波测距系统。本文介绍该超声波测距仪的硬件设计、焊接和调试。后总结并提出下一步改进方案。 关键词:单片机;超声波测距;系统设计;硬件设计;误差分 析 0、引言 在现代距离检测中,常用传感器进行测量。其采用的方式有很多种,比如超声波测距、激光测距、红外测距、微波测距等。超声波指向性强,能量消耗缓慢,传播的距离较远,因而超声波经常用于距离的测量。本文介绍一款通过单片机控制超声波传感器进行距离检测的硬件设计方案。 1、超声波测距原理与器件选择 1.1超声波测距原理 超声波属于机械波,其频率大于20kHz。超声波属于声波,其传播速度和普通声音的传播速度一样,在 15 摄氏度的空气中其传播速度为 340m/s,温度越高,传播速度稍快。超声波测距有相位检测法、声波幅值检测法、渡越时间检测法。本文采用渡越时间检测法测距,其公式为: S =v*t/2 式中,S为距离,t为时间,v为速度。 1.2器件选择 1.2.1 单片机 主控芯片采用型号为 C8051F005 的单片机,是一款集成的混合信号系统级 MCU 芯片,有一个 12 位多通道 ADC、两个 12 位 DAC、两个电压比较器、一个电压基准、一个具有 32K 字节 FLASH 存储器并与 8051 兼容的微控制器内核。 1.2.2 超声波传感器 超声波传感器选用 senscomp 公司型号为 6500 超声波传感器,测量距离可达 10 米。它的超声波探测夹角只有 15°,而大多数的超声波是 60°- 90°,这样就可以提高超声波测量角度分辨率。其参数为: 工作电源 :6V-12V 工作电流 :平时电流 16mA,发送时瞬间电流 2A 工作温度 :-10℃~+70℃ 测量范围 :20 厘米到 10 米 2、硬件设计 2.1 硬件原理图 C 8 0 5 1 F 0 0 5 电源模块 晶振模块 复位模块 超声波接收模块 超声波发射模块 LCD 显示模块 图1 超声波测距原理图 超声测距系统由单片机控制器、超声波传感器、晶振电路、LCD 显示器复位电路等构成结构如图1所示。单片机是系统的中心控制单 元,控制和协调各单元模块工作。单片机产生的脉冲启动信号,控制超声波传感器发射同频率的超声波;同时单片机内部定时器开始记录时间;超声波遇到障碍物后被反射,再经接收端(收发同体)接收后产生echo信号,通知单片机停止定时器;根据速度时间公式计算出距离,送至LCD显示屏显示。 2.2传感器 图2 超声波连接图 本设计包含8个超声波传感器,传感器控制分为启动和应答信号,8个传感器应答信号共用P0.0接口,分别使用P0.6、P0.7、P1.6、P1.7、P2.2、P2.3、P3.4、P3.5控制8个传感器的启动。8个超生波传感器,分别放置在不同方位,不同的角度,可以进行水平测距、垂直测距和空间测距等等。 3、焊接与检测 3.1 焊接准备: 可焊接表贴器件的进口电烙铁、优质助焊剂、放大镜、吸锡网、及其他工具。 3.2 焊接方法: 1.焊接一个引脚,并且对齐各个引脚。 2.焊接满芯片四周的引脚。 3.由于引脚小,焊锡多,容易造成引脚相连,可采用吸锡网吸去多余的焊锡。 4.借用放大镜观察引脚之间是否连焊,做进一步处理。 3.3、查电路连接情况 为了避免虚焊漏焊的情况,根据电路,使用万用表,逐步检查

参考文献

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