超声波简介 超声波是由机械振动产生的, 可在不同介质中以不同的速度传播, 具有定向性好、能量集中、传输过程中衰减较小、反射能力较强等优点。超声波传感器可广泛应用于非接触式检测方法,它不受光线、被测物颜色等影响, 对恶劣的工作环境具有一定的适应能力, 因此在水文液位测量、车辆自动导航、物体识别等领域有着广泛的应用。 超声波测距原理 超声波测距是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波, 从而测出发射和接收回波的时间差Δt , 然后求出距离S 。在速度v 已知的情况下,距离S 的计算,公式如下:S = vΔt/ 2在空气中,常温下超声波的传播速度是334 米/秒,但其传播速度V 易受空气中温度、湿度、压强等因素的影响,其中受温度的影响较大,如温度每升高1 ℃, 声速增加约0. 6 米/ 秒。因此在测距精度要求很高的情况下, 应通过温度补偿的方法对传播速度加以校正。已知现场环境温度T 时, 超声波传播速度V 的计算公式如下: V = 331. 5+0.607T 这样, 只要测得超声波发射和接收回波的时间差Δt 以及现场环境温度T,就可以精确计算出发射点到障碍物之间的距离。 HC-SR04超声波测距模块简介 HC-SR04超声波测距模块可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能,测距精度可达高到3mm;模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。
HC-SR04超声波测距模块实物图 HC-SR04超声波测距模块特点 1、典型工作用电压:5V 2、超小静态工作电流:小于5mA 3、感应角度(R3 电阻越大,增益越高,探测角度越大): R3 电阻为392,不大于15 度 R3 电阻为472, 不大于30 度 4、探测距离(R3 电阻可调节增益,即调节探测距离): R3 电阻为392 2cm-450cm R3 电阻为472 2cm-700cm 5、高精度:可达0.3cm 6、盲区(2cm)超近 HC-SR04超声波测距模块管脚 VCC(5V)、 Trig(控制端)、 Echo(接收端)、地(GND) 使用方法:控制口发一个10US 以上的高电平,就可以在接收口等待高电平输出。一有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,就可以达到你移动测量的值了。 HC-SR04超声波测距模块工作原理 1、采用IO 触发测距,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 输出高电平,高电平持续时间就是超声波从发射到返回时间.测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2。
以上时序图表明只需要提供一个10US以上的脉冲触发信号,该模块内部将发出8个40kHz周期电平并检测回波。一旦检测到有回波信号则输出回响信号。回响信号的脉冲宽度与所测的距离成正比。由此通过发射信号到收到的回响信号时间间隔可以计算得到距离。距离=高电平时间*声速。 HC-SR04超声波测距模块应用注意事项 1、此模块不宜带电连接,如果要带电连接,则先让模块的Gnd 端先连接。否则会影响模块工作。 2、测距时,被测物体的面积不少于0.5 平方米且要尽量平整。否则会影响测试结果。 HC-SR04超声波测距模块测距例程 /***********************超声波测距串口输出********************** * 处理器:STC89C52RC * 开发环境:KEIL * 名称:超声波测距串口输出 * 说明:波特率9600 /****************************包含头文件***************************/ #include <reg52.h> /*******************************宏定义*****************************/ #define SPEED_30C 3495 //30摄氏度时的声速,声速V=331.5+0.6*温度; #define SPEED_23C 3453 //23摄氏度时的声速,声速V=331.5+0.6*温度; /******************************位定义******************************/ //FOSC = 11.0592MHz,12T模式,SMOD=0 #define reload_count_1200bps 0xe8 #define reload_count_2400bps 0xf4 #define reload_count_4800bps 0xfa #define reload_count_9600bps 0xfd sbit ECHO=P1^6; //回声接收端口 sbit TRIG=P1^5; //超声触发端口 sbit BEEP=P2^3; //蜂鸣器 /*************************定义变量和数组*************************/ long int distance=0; //距离变量 unsigned char count; void Delay5Ms(void); void delay(int In,int Out); unsigned char zifuchuan[]="SSLV WELCOME!"; //待显示字符 unsigned char juli[]="距离为: . 厘米"; //待显示字符
void delayt(unsigned int x) { unsigned char j; while(x-->0){for(j=0;j<125;j++){;}} } void delay(int In,int Out) { int i,j; for(i=0;i<In;i++) {for(j=0;j<Out;j++){;}} } void serial_port_initial(char TH,char TL) { SCON=SCON|0x50; //0101,0000 8位可变波特率,无奇偶校验位 TMOD=TMOD|0x20; //0011,0001 设置定时器1为8位自动重装记数器 PCON=PCON|0x00; TH1=TH;TL1=TL; //设置定时器1自动重装数 ES=1; //允许串口中断 EA=1; //开总中断 TR1=1; //开定时器1 } void send_UART(unsigned char i) //发送一节函数 { ES=0; //关串 口中断 TI=0; //清零串口发送完成中断请求标志 SBUF=i; while(TI==0); //等特数据传送 TI=0; //清除数据传送标志 ES=1; } void sendc(unsigned char * pd) { while((*pd)!='\0') //发送字符串,直到遇到0才结束 { send_UART(*pd); //发送一个字符 pd++; //移动到下一个字符 } } void Alarm(unsigned char t) { unsigned char i; for(i=0;i<t;i++) {BEEP=0;delay(10,1000);BEEP=1;delay(10,1000);} } void Init_timer(void) { TMOD=TMOD|0x01; //定时器0初始化,设置为16位自动重装模式 TL0=0x66;TH0=0xfc; //1ms ET0=1; //开定时器0 EA=1; //总中断使能 } void Init_Parameter(void) {TRIG=1;ECHO=1;count=0;distance=0;}
void display(int number) { unsigned char b,c,d,e; b=(number/1000); c=(number/100)%10; d=(number/10)%10; e=number%10; juli[7]=0x30+b; juli[8]=0x30+c; juli[9]=0x30+d; juli[11]=0x30+e; sendc(juli); } void Trig_SuperSonic(void) //出发声波 {TRIG=1;delayt(1);TRIG=0;} void Measure_Distance(void) { unsigned char l; unsigned int h,y; TR0=1; while(ECHO){;} TR0=0; l=TL0;h=TH0; y=(h<<8)+l; y=y-0xfc66; //us部分 distance=y+1000*count; //计算总时间 TL0=0x66;TH0=0xfc; delayt(30); distance=SPEED_30C*distance/20000; }
void main(void) { serial_port_initial(reload_count_9600bps,reload_count_9600bps); Alarm(2); sendc(zifuchuan); Init_timer(); Init_Parameter(); while(1) { Trig_SuperSonic(); //触发超声波发射 while(ECHO == 0){;} //等待回声 Measure_Distance(); //计算脉宽并转换为距离 display(distance); //显示距离 Init_Parameter(); // 参数重新初始化 delayt(100); //延时,两次发射之间要至少有10ms间隔 } } void timer0 (void) interrupt 1 { TF0=0; TL0=0x66;TH0=0xfc; count++; if(count==18) //超声波回声脉宽最多18ms { TR0=0; TL0=0x66;TH0=0xfc; count=0; } } |
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