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作者：无锡工艺职业技术学院 乔美玲 沈荣华 刘中正
指导教师：查荣 任英

　　作品简介

　　一、实物图片　　

　　二、开发背景
　　在多数项目研发中，距离测量显得越来越重要，常用的测距方式主要有雷达测 距、红外测距、激光测距和超声测距等4种。雷达测距对天气的依赖性较强，且成本较高;红外测距测量范围窄;激光测距精度高、抗干扰力强、但成本高，且光学系统需细心维护;超声波测距指向性强、传输距离远、受环境影响小、传播时间容易检测，而且超声波传感器结构简单、性能可靠、成本低、易于集成，因此本项目采用超声波方式进行距离测量。
　　团队成员在老师指导下进行了多个单片机项目开发，积累了一定的经验。团队成员在江苏省首届技能大赛“电子产品设计与制作”团体赛上，成绩优异。此产品在多个领域都有应用前景，诸如人体身高的测量，汽车倒车报警防撞装置的应用以及施工场所的距离测量等等。

　　三、结构说明
　　1.硬件模块结构
　　

　　2. 软件流程图　　

　　四、功能与使用说明
　　1、功能简介
　　超声波测距的原理为超声波发生器T在某一时刻发出一个超声波信号，当这个超声波遇到被测物体后反射回来，就被超声波接收器R所接收到。这样只要计算出从发出超声波信号到接收到返回信号所用的时间，就可算出超声波发生器与反射物体的距离。距离的计算公式为： d=s/2=(c×t)/2 其中，d为被测物与测距仪的距离，s为声波的来回的路程，c为声速，t为声波来回所用的时间。 在启动发射电路的同时启动单片机内部的定时器T0，利用定时器的计数功能记录超声波发射的时间和收到反射波的时间。当收到超声波反射波时，接收电路输出端产生一个跳变信号，在INT0或INT1端产生一个中断请求信号，单片机响应外部中断请求，执行外部中断服务子程序，读取时间差，计算距离。
　　2、使用说明
　　使用时，只要将超声波发射接收器正面放置于被测物体前，即可显示被测物体与发射接收器之间的距离。测量精度精确到厘米。产品可测量2CM到400CM之间的距离，误差较小，可多次测量，循环使用。譬如，测量人体身高时，将发射接收器置于头顶，按下复位按键，即可在液晶屏上显示被测者身高，方便快捷。还有汽车倒车时，本产品可以测量汽车尾部到障碍物之间的距离，放止碰撞，保障使用者的生命安全。

　　平台选型说明

　　选型依据
　　1.小组成员熟悉单片机平台，本项目用单片机平台够用、经济。
　　2. 采用宏晶公司最新STC15系列IAP15F2K61S2 芯片。ISP/IAP，在系统可编程/在应用可编程，无需编程器，无需仿真器。可当仿真器使用。
　　3. 增强型8051 CPU，1T，单时钟/机器周期，速度比普通8051快8-12 倍，测距精确。
　　4. 61K字节片内片内Flash程序存储器，擦写次数10万次以上。

　　设计说明

　　原理图：　　

　　设计原理：
　　1.采用IO口TRIG出发测距，给至少10us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口ECHO输出一个高电平，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.　　

　　设计方案：
　　1.测距模块：　　

　　软件产生40kHz的超声波信号，通过输出引脚输入至驱动器，经驱动器驱动后推动探头产生超声波，40kHz的超声波是利用555时基电路振荡产生。
　　超声波接收器包括超声波接收探头、信号放大电路及波形变换电路三部分。超声波探头必须采用与发射探头对应的型号。为减少负电源的使用，放大电路采用单电源供电，信号放大和变换采用了一片LM324通用运算放大器，前三级为放大器设计，后一级为比较器设计。
　　2.液晶显示模块
　　采用12864液晶显示模块，开机界面显示本校校徽，本项目名称，小组成员和指导老师。工作界面显示距离参数，单位以及项目课题。本液晶选用带中文字库的12864型，能更加简洁明了的展示项目的各种信息和功能，且此液晶使用广泛，简单易用，非常适合在超声波测距仪上使用。

　　作品特色

　　1.作品应用于身高测量精度高，方便实用，具有人机交互模块，可方便携带。精度可达到厘米;
　　2.作品不同于一般的测距产品，利用超声波进行测距不需要人员到达被测物体处，即可精确测量物体的距离;
　　3.在实际中多次使用，无故障产生，稳定性好，可用于实际生产使用。

系统演示视频：http://v.eepw.com.cn/video/play/id/2669