王大清　殷学丽

摘 要：伴随着我国科学技术的发展以及提升，我国的测距技术也得到了非常大的发展和提升。为了有效地提升我国的测量质量以及精准度，本文重点阐述一种新型的超声测绘技术。这种超声测距技术主要的设计原理在于单片机技术的发展以及应用。整套超声测距技术主要的控制应用为单片机设备的STC89C52控制器进行测距控制，在测距的过程中控制定时器会产生相应的脉冲频率，从而计算以及分析出发射，接收两动作之间的回波接收时间，通过时间数据得出具体的测量距离。本文主要针对单片技术的超声测距系统的设计进行详细的分析以及阐述，希望通过本文的阐述以及分析能够有效地提升我国单片机技术在我国测距工作中的应用，同时也为我国测距工作的提升以及进一步发展贡献一份力量。

关键词：单片机；测距；超声波；语音播报；WTD588D芯片

中图分类号：TP216 文献标识码：A

在单片机技术的超声测距系统设计的过程中，超声波技术由于有着非常大的优势，因此在超声测距系统的设计过程中占有巨大的作用。超声波的主要优点有3个，首先是超声波有较强的指向性；其次是超声波具有缓慢的能源消耗，最后是超声波在介质的传输中具有较远的距离特性。因此超声波在测距的过程中应用非常的广泛。超声波测距技术是一种非接触式的测距形式，在测距的過程中受到外界光线，颜色的影响较小。超声波测距技术相较于其他的测距设备具有明显的优点，首先是超声测距的应用能够减少设备的维修，其次超声测距技术在应用的过程中对环境的污染较小，第三是超声测距技术具有非常大的可靠性，最后是超声测距设备的使用寿命非常高。在各种恶劣的环境下都能够正常的使用，同时还能够保障测距的质量以及精度。目前超声测距技术主要的应用领域有机器人避障行走，汽车倒车雷达以及建筑工程施工等场合。本文阐述的测距系统技术能够在数据处理的过程中使用温度补偿的方式保障测绘质量以及 精度。通过cd1602模块来实现距离的显示，通过WTD588D芯片来进行语音播报。利用单片机技术进行的超声测距系统能够有效地实现测量的快速，控制简单，较低成本，精准度高等性能要求，这种超声测距系统的实际测距范围在2cm～350cm。

1.超声测距系统设计的总体结构设计介绍

超声波测距系统在设计的过程中测距电路采用的是 HC-SR04模块，使用DS18B20模块作为温度传感器，同时测距系统的控制核心为STV89C52微处理器单片机。使用共阳数码管承担显示的功能。主要的原理在于通过HC-SR04模块的集成发射来进行超声波的发生电路模块，当超声波发射模块遇到障碍的时候会产生相应的回波，回波通过接收模块进行信号的接收，通过单片机来对声波的传输统计回波时间，通过一定的温度补偿，找出相应的数据处理，播报测量的具体数据。具体的结构如图1所示。

2.超声测距系统设计的硬件电路具体设计

2.1超声波测距系统的发射电路设计

HC-SR04数字模块的超声波内部发射电路基本原理图如下，发射电路的主要组成有3个部分，首先是单片机（Em78p153），其次是MAX232模块，最后是超声波T40发射转换器等组成，如图2所示。

2.2超声波测距系统的接收电路设计

在超声波测距系统上电之后，系统先进行设备初始化操作，通过对各种变量定时器进行一定的初始化，继而通过单片机对Trig进行20微妙的高电平传输，此时Echo正在等待高电平信号的输入，高电平信号一旦输入进来，即可将定时器开启，定时器启动定时操作。

2.3超声波测距系统的语音播报电路设计

具体的语音播报电路设计图如图3所示。

2.4超声波测距系统的显示电路设计

超声波测距系统的显示电路在设计的过程中显示温度的模块为LCD1602液晶电路模块。显示电路提升驱动能力主要是由P1来实现，然后进行相应的数据驱动以及LCD输出 。液晶显示电路模块主要是通过P2.7，P2.6来进行信号E的显示，能够进行数据选择以及数据命令的选择，通常有RS来完成，具体的设计图如图4所示。

3.超声测距系统的软件具体设计

3.1主程序的详细设计

下超声波测距系统设计的过程中主程序的设计主要的动作有3个内容，首先是程序的初始化；其次是控制超声波的具体发射；最后是进行测距数据的接收。主程序的设计单方向的发射超声波主要依靠定时中断子程序来完成，通过外部中断子程序来完成回波时间的接收，读取以及计算，通过计算得出测距具体结果。

测距系统的主程序首先要进行的就是对整个系统环境进行初始化。对定时器T0进行相应的设计，主程序中采用的是十六位的工作模式，将EA位进行总中断设置，同时要将P0以及P1显示端口进行清零，利用超声波对子程序进行超声波的脉冲发射。为了有效的避免发射器传输过程中的接收器直接发射接触，我们需要进行延迟超声波发射，之后才对接收超声波信号进行中断1。

3.2系统发生子系统设计以及接收中断程序设计

在系统设计的过程中，超声波子程序主要是通过P1.1来实现发射作用，P1.1的端口能够将约两个超声波脉冲信号，频率为40kHz，20μs的脉冲宽度同时接入T0计数器中，然后开始执行计数操作。总体来讲超声波子程序在设计上较为简单，但是需要有精准的运行。

超声波测距仪主程序利用外中断1检测返回超声波信号，一旦接收到返回超声波信号（即INT1引脚出现低电平），立即进入中断程序。进入中断后就立即关闭计时器T0停止计时，并将测距成功标志字赋值1。如果当计时器溢出时还未检测到超声波返回信号，则定时器T0溢出中断将外中断1关闭，并将测距成功标志字赋值2以表示此次测距不成功。

参考文献

[1]孙琳琳，石飞飞.一种高精度超声波测距仪的设计与实现[J].科学技术与工程，2010，10（30）：7447-7453.

[2]贺桂芳.一种高精度超声波测距系统的设计[J].传感器与微系统，2010，29（4）：111-113.endprint