使用8051的超聲波測距儀

在這個項目中，我們使用8051單片機和超聲波傳感器建立了一個超聲波測距儀。我們有不同的方法來測量距離。一種方法是使用超聲波傳感器或模塊進行距離測量。這篇文章解釋了如何使用8051單片機來測量距離。這個超聲波測距儀系統可以測量4米的距離，精確度為3毫米。

超聲波測距儀的原理

一般來說，距離可以用脈沖回波和相位測量法來測量。在這里，可以用脈沖回聲法測量距離。超聲波模塊向物體發射信號，然后接收來自物體的回波信號并產生輸出信號，其時間周期與物體的距離成正比。 超聲波傳感器的機制類似于RADAR（無線電探測和測距）。

RADAR概念

這個電路根據正常溫度下的聲波速度計算物體的距離，并在LCD上顯示距離。

如何將16×2 LCD與8051單片機連接起來

使用8051的超聲波測距儀的電路圖

使用8051電路的超聲波測距儀

超聲波測距儀所需元件

AT89C51單片機

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10KΩ電阻(1/4瓦)

0592MHz晶體

2 x 33pF 電容器

按鈕

連接線

電源供應器

Keil μVision 軟件

海德魯斯

Willar軟件

超聲波測距儀的電路設計

本項目的主要部件是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的數據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）被用來顯示物體的距離。10KΩ POT用于改變LCD的對比度。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，被設計用來測量小型嵌入式項目中物體的范圍。它提供了優秀的范圍檢測，具有高精確度和穩定的讀數。該模塊的操作不受陽光或黑色材料的影響。

特點

該模塊的分辨率為3毫米

探測距離為2厘米至400厘米（4米）。

角度測量為30度

觸發輸入脈沖寬度為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。

觸發器： 觸發信號被施加到這個引腳，用于啟動傳輸。這個信號必須在10μs內為高電平。當一個有效的觸發信號被應用時，它會產生8個40KHz的脈沖。

回音： 在這個引腳，模塊產生的信號的時間周期與距離成正比。

GND：該引腳連接到地面。

使用8051電路的超聲波測距儀如何工作？

當10μs的高電平脈沖應用于TRIG引腳時，超聲波模塊連續發射8個40KHz的脈沖。在發射第8個脈沖后，傳感器的ECHO引腳變為高電平。當模塊收到來自物體的反射信號時，ECHO引腳變為低電平。信號離開和返回傳感器所需的時間被用來找出物體的范圍。

距離（厘米）=（時間/58

以英寸為單位的物體距離 = (時間/148)

距離也可以用超聲波的速度來計算 340m/s

時序圖

程序的算法

在TRIG引腳上發送10微秒的高電平脈沖

初始時P3.1=0；

P3.1 = 1;

delay_ms (10)；

P3.1 = 0;

等待，直到模塊發送40KHz的脈沖。當第8個脈沖被傳輸時回音針變成高電平，TIMER0開始計數，當輸入INT0變成低電平時，定時器開始計數

while (INT0 == 0)；

while (INT0 == 1)；

TIMER0值等于信號前進和復出的時間，所以我們只需要取一半的時間。

所需時間 = 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 * 時間 = 34029 * (TIMER0) / 2

在11.0592MHz時，TIMER0被遞增了1μs。

范圍 = 17015 * TIMER0 X 10-6

目標范圍=TIMER0/58厘米。

如何操作？

首先將程序刻錄到單片機上

現在按照電路圖的要求進行連接

 在連接時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，現在你可以在LCD上觀察距離。

關閉電路板的電源。

超聲波測距儀項目應用

用來測量障礙物的距離。

該系統用于汽車停車傳感器和障礙物警告系統。

用在地形監測機器人中。

電路的局限性

該系統不能測量更遠的距離。