51单片机超声波测距系统设计+电路图(2)
S=VT/2 (1)
上式中S为需要测量的距离，V(m/s) 为超声波在介质中的传播速度，T(s)为来回时间。
在常温下， 每1℃的温度变化，就会有0.6m/s波速的变化。所以我们设置温度补偿电路，通过温度补偿来使测量结果的误差减为最小，就是测量出当时的室温，那这样就能够计算出超声波在该温度下的传输速度。一般随随温度的变化的速度比较大的，所以误差比较大，如果是在较宽的温度范围内测量需要下进行测量时需要考虑速度补偿的问题[5]。
1.4设计内容及预期的目标
我们为了能够设计出科学实用的超声波测距的方案努力学习理论知识，挖掘更深层次的内涵，把AT89C51单片机当做其核心部分，在掌握超声波传感器理论和测距原理的基础上设计了如何实现超声波测距系统的方案。在设计的时候，精确的利用超声波测距仪来测量仪器系统到被测物体之间的距离。此设计电路跟其它方案相比电路比较简单，集成度高，方便携带，功率低，而且测量精度及灵敏度高，测距范围大；而且比较便宜，生产周期短，方便调节等优点，非常实用与非接触的测距。
2.方案论证
2.1超声波速度的确定
在正常情况下，大气中的平均摩尔质量µ为28.964千克每摩尔。正常的大气中的声速为331.5米每秒。当室内温度为t℃时，干燥的大气的声速为：
(2)
但实际的空气没有完全干透，多少都会含有一些水蒸气，改性比热容和摩尔质量，当温度为t℃，空气r的空气中，声速为：
(3)
式中： ，饱和蒸汽，空气压力，可以发现饱和蒸汽压力和温度的数据； 为大气压，取 =10130 即可。
由于湿度对声速的影响小，同时测试环境是在相对干燥的地方测试，所以采取下面公式来计算声速：
(4)
为了写程序方便，把方程化简为 。
2.2设计思路
在现实生活中有很多种测量方法，如果距离很多的情况下，我们可以用尺，如果距离比较长时，我们把激光测距作为其中一个选择，但是如果是距离不太长又不太短时还要求高精度时，超声波测距就是最合适的方案[6]。
超声波测距原理：
超声波测距的特点，先发射出超声波，当接收到跟发射相同频率的超声波时停止计时，利用这个时间就能够计算出距离，像超声波液位物位传感器，超声波探头，就是在非接触场合能够充分利用，超声波测量厚度，汽车倒车雷达报警装置等。 使用超声波测量距离，方案总体相对简单，很容易得出结果，而且结果的误差在我们要求的范围之内。经过认真思考是什么因素能够产生误差，提高测量结果的精确度级，再考虑加上温度补偿电路路后，综合这么多的提高和改进后就能设计出高精度超声波测距仪。目前国内很多场所都能够见到超声波测距的应用，但是一般情况下采用的都是专用集成电路测距仪器，它有个缺点就是生产成本较高、应用的场所也不多，甚至能说是单一。但是把以单片机当做核心，这种设计方案所出来的测距仪具有比较全的功能，包含了实现预置、多端口同时检测、显示和报警等其它的多种功能，由于这些优异的性能因素，所以我们把A T 8 9 C 51 单片机当做核心部位，用它来控制何时发射触发脉冲和脉冲宽度，响应回波时时间以及测量、计数从开始发射到接收到信号的时间。在超声波收发过程中我们采用CX20106A进行超声波信号的接收。一旦接收探头接收回波信号，和自然频率的自然频率的接收信号同频率振荡器一样，则 其 输 出 引 脚 的 电 平 变 化 将 从 高 电 平 变 为 低 电 平，这 种 程 度 的 变 化 可 以 测 量 接收 探 头 的 单 片 机 实 现 实 时 监 控。当对测量的数据进行优化处理时，这时可以采用温度补偿电路进行补偿，使得测量误差得到更大限度降低。