使用8051的超声波测距仪

在这个项目中，我们使用8051单片机和超声波传感器建立了一个超声波测距仪。我们有不同的方法来测量距离。一种方法是使用超声波传感器或模块进行距离测量。这篇文章解释了如何使用8051单片机来测量距离。这个超声波测距仪系统可以测量4米的距离，精确度为3毫米。

超声波测距仪的原理

一般来说，距离可以用脉冲回波和相位测量法来测量。在这里，可以用脉冲回声法测量距离。超声波模块向物体发射信号，然后接收来自物体的回波信号并产生输出信号，其时间周期与物体的距离成正比。 超声波传感器的机制类似于RADAR（无线电探测和测距）。

RADAR概念

这个电路根据正常温度下的声波速度计算物体的距离，并在LCD上显示距离。

如何将16×2 LCD与8051单片机连接起来

使用8051的超声波测距仪的电路图

使用8051电路的超声波测距仪

超声波测距仪所需元件

AT89C51单片机

8051编程板

编程电缆

HC - SR04 超声波模块

16 x 2 LCD

10KΩ 电位器

10µF / 16V 电解电容

2个10KΩ电阻(1/4瓦)

0592MHz晶体

2 x 33pF 电容器

按钮

连接线

电源供应器

Keil µVision 软件

海德鲁斯

Willar软件

超声波测距仪的电路设计

本项目的主要部件是AT89C51微控制器，超声波传感器和LCD显示屏。超声波传感器的TRIGGER和ECHO引脚分别连接到P3.1和P3.2引脚。 LCD的数据引脚连接到微控制器的PORT1，控制器的RS、RW和EN引脚分别连接到P3.6、GND和P3.7。这里，LCD（液晶显示器）被用来显示物体的距离。10KΩ POT用于改变LCD的对比度。微控制器、LCD和超声波传感器的电源引脚连接到5V直流。

超声波模块（超声波传感器）

HC - SR04超声波模块的工作原理是SONAR，被设计用来测量小型嵌入式项目中物体的范围。它提供了优秀的范围检测，具有高精确度和稳定的读数。该模块的操作不受阳光或黑色材料的影响。

特点

该模块的分辨率为3毫米

探测距离为2厘米至400厘米（4米）。

角度测量为30度

触发输入脉冲宽度为10µs

所需电流为15mA

频率40KHz

引脚配置

Vcc：该引脚连接到正的5V直流电。

触发器： 触发信号被施加到这个引脚，用于启动传输。这个信号必须在10µs内为高电平。当一个有效的触发信号被应用时，它会产生8个40KHz的脉冲。

回音： 在这个引脚，模块产生的信号的时间周期与距离成正比。

GND：该引脚连接到地面。

使用8051电路的超声波测距仪如何工作？

当10µs的高电平脉冲应用于TRIG引脚时，超声波模块连续发射8个40KHz的脉冲。在发射第8个脉冲后，传感器的ECHO引脚变为高电平。当模块收到来自物体的反射信号时，ECHO引脚变为低电平。信号离开和返回传感器所需的时间被用来找出物体的范围。

距离（厘米）=（时间/58

以英寸为单位的物体距离 = (时间/148)

距离也可以用超声波的速度来计算 340m/s

时序图

程序的算法

在TRIG引脚上发送10微秒的高电平脉冲

初始时P3.1=0；

P3.1 = 1;

delay_ms (10)；

P3.1 = 0;

等待，直到模块发送40KHz的脉冲。当第8个脉冲被传输时回音针变成高电平，TIMER0开始计数，当输入INT0变成低电平时，定时器开始计数

while (INT0 == 0)；

while (INT0 == 1)；

TIMER0值等于信号前进和复出的时间，所以我们只需要取一半的时间。

所需时间 = TIMER0 VALUE/2

超声波脉冲的速度不过是音速，即340.29米/秒或34029厘米/秒。

距离 = 速度 * 时间 = 34029 * (TIMER0) / 2

在11.0592MHz时，TIMER0被递增了1µs。

范围 = 17015 * TIMER0 X 10-6

目标范围=TIMER0/58厘米。

如何操作？

首先将程序刻录到单片机上

现在按照电路图的要求进行连接

 在连接时要确保超声波模块的Vcc与5V直流电相连。

接通电路板的电源

将障碍物放在超声波模块前面，现在你可以在LCD上观察距离。

关闭电路板的电源。

超声波测距仪项目应用

用来测量障碍物的距离。

该系统用于汽车停车传感器和障碍物警告系统。

用在地形监测机器人中。

电路的局限性

该系统不能测量更远的距离。