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摘 要：本文设计了一种以51单片机控制器为基础，利用脉冲反射式超声波进行测距的系统。该系统以空气中超声波的传播速度为确定条件，利用反射超声波来测量待测距离。根据超声波在空气中的传播特性制定出减小测距误差的具体方案，设计出硬件电路，并进行软件仿真调试。实验结果表明，本系统对有限距离的测量有较高精度，实现了温度与距离的实时显示，为超声波在测距领域的扩展应用提供了基础。10315
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关键词：AT89C51；超声波；LCD显示；温度补偿
The Design of Ultrasonic Ranging Device Based on MCU
Abstract: This article designs a ranging system based on AT89C51, which is due to the use of Ultrasonic pulse reflection. Using the propagation velocity of ultrasonic in the air as determined conditions, the system make use of the reflection of ultrasonic waves to measure the distance. According to the ultrasonic propagation characteristics in the air, I formulate specific programs to reduce the ranging error , design the hardware circuit and go on simulation and debugging by software. Experimental results show that the system has a limited distance measurement with high accuracy, achieve a real-time display of temperature and distance, and provide the basis for the expansion application of ultrasonic in the field of distance measurement .
Key Words: AT89C51; Ultrasound; LCD display; Temperature compensation
引言
进入到21世纪，科学技术水平快速发展，越来越多的科技成果被广泛应用到人们的日常生活中，给我们的生活带来了诸多方便。在传统技术的发展基础上，距离测量又有了新的突破，并且在军事、医疗、交通、工业等领域都有广泛应用。
超声波测距作为一种新型测距手段，具有指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远等优点，且往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，能够在测量精度方面能达到工业实用的要求，因而得到更为广泛的应用。
本设计是基于单片机控制的超声波测距装置设计。单片机作为智能控制模块，不仅成本低廉，体积较小，功能性强，而且可靠性高，开发周期较短，非常适用于自动化领域和其他测控领域，在超声波测距系统中，单片机更是起到了不可替代的核心作用。
1. 课题研究背景及意义
1.1 课题背景
超声波是指频率高于20kHz的声波，它是一种机械波。超声波的研究和发展，离不开对介质中超声波产生和接收的研究。1883年，世界上首次研制出超声气哨，这是一种机械型超声波发生器（又称换能器），依靠其价格优势，如今仍在利用超声波处理流媒体的技术领域中广泛使用。20世纪初，电子学大力发展，人们通过研究某些材料的磁致伸缩效应和压电效应制成了各种机电型超声波发生器。1917年，超声波被首次用于军事，法国物理学家朗之万用天然压电石英制成了夹心式超声换能器，并用来探查海底的潜艇。随着材料学的发展，用于各种不同领域的静电型、电磁力型、电动型换能器开始陆续出现，并且被广泛应用的压电型换能器也由天然压电晶体发展到机电耦合系数高、性能良好、价格低廉的压电陶瓷、压电半导体、塑料压电薄膜以及人工压电单晶体等。产生和接收的波型也由单一的纵波扩大为横波、表面波、弯曲波、扭转波等，频率也由最开始的几十千赫提高到了如今的上千兆赫。近年来，为了物质结构等基础研究的需要，超声波的产生和接收还在向更高频率（1012Hz以上）发展。
随着超声波研究的不断深入，现已形成了利用超声波来检测或控制各种非声学物理量的超声波检测和控制技术。利用超声波极好的指向性和穿透性，可以将其用于各种材料的无损探伤、测距、测厚、医学诊断和成像等。结合液体中的空化现象，利用大功率、高声强的超声波进行加工、清洗、焊接、粉碎、乳化、脱气、促进化学反应以及种子处理等技术也已广泛地应用于工业、农业、医疗、卫生等各个部门，并还在继续发展[1,2]。
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