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超声波测距模块总结报告

成 员 王瑞杰 王文祥 林世余 分 院 电子通信与物理学院 专 业 电子信息科学与技术 班 级 15级(大一)电子信息科学与技术 1班 指导员 王佃涛 完成日期 2015年 11月1日

一、超声波测距原理

超声波是指频率高于20KHZ的机械波(我们采用40KHZ)。为了以超声波作为检测手段，必须产生超声波和接收超声波。完成这种功能的装置超声波测距模块。该模块利用压电效应的原理将电能和超声波相互转化，即在发射超声波的时候，将电能转换，发射超声波；而在收到回波的时候，则将超声振动转换成电信号。

超声波测距的原理是测出超声波从发射到遇到障碍物返回所经历的时间，再乘以超声波的速度就可以得到二倍的声源与障碍物之间的距离。即：D=C*T/2。其中，D为超声波测距模块到障碍物之间的距离；C为超声波此时在空气中的传播速度；T为超声波的发收时间。在空气中，声波的传播速度一般受温湿度的影响，在没有温湿度传感器或对测量精度要求不高的情况下，一般取340m/s。在实验中，本程序采用C=340m/s。

二、超声波测距模块（ＵＲＦ０４）： 1、板上接线方式：

VCC、trig（控制端）、echo（接收端）、GND

2、模块工作原理：

(1)采用IO触发测距，给10us以上的高电平信号;

(2)模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回；

(3)有信号返回，通过IO输出一高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间． 测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2; 3、操作方法：

用一个控制口发一个10US以上的高电平,在接收口等待高电平输出.当有高电平输出就可以开定时器计时,当此口变为低电平时就可以读定时器的值,此时就为此次测距的时间,方可算出距离.如此不断的周期测,就可以移动测量的值了 4、局限性：

该模块在将电信号转化成声波的过程中，所产生的声波并不是理想中的矩形，而是一个类似花瓣一样形状，发送超声波的波束角大约为15度。在实际应用中，该波束应为一个立体的圆锥形，这也导致两个问题： 1） 随着探测距离的延长，探测障碍物方位的准确性下降。即无法对障碍物进行准确定位。

2） 探测距离越远，能量扩散越严重，在障碍物不理想的情况下，返回信号减弱，以至于在标准探测范围内，返回脉冲也达不到该模块的判断阈值。

三、 单片机控制模块

系统采用STC90C516RD+控制芯片。

电路图：

算法流程图如下：

开始 显示两个报警K3被按下 F 极限 F K2被按下 T 等待模式选择 T显示最小报请警极限 模式2 修改最小极限 模式选择 模式1 动态测量 静态测量 K8被按下 F F K8被按下 F T K8被按下 显示、修改最大极限 T T F K8被按下 T

系统框架图如下: 蜂鸣器发光二极管51数码管 超声波测距模块

代码如下：

单片机最小系统板 独立按键