基于单片机的超声波房屋面积测量仪

邓权（湖南人文科技学院，湖南 娄底　417000）

基于单片机的超声波房屋面积测量仪

邓权
（湖南人文科技学院，湖南 娄底417000）

随着科学技术的快速发展，人们生活水平的提高，城市发展建设加快，一座一座高楼大厦平地而起。在建筑施工、室内装修以及人们购房过程中需要测量房屋面积，人工用卷尺测量即费劲又费时间，而且有可能计算出错，而基于单片机的超声波房屋面积测量仪能够快速的测量出面积，方便快捷。本文将对基于单片机的超声波房屋面积测量仪做简单论述。

超声波；测距仪；单片机

超声波测量是一种极有潜力的方法，近距范围内超声波测量有其不受光线影响、结构简单、体积小、成本低、信息处理简单可靠等特点。超声波测量另一个突出优点是：环境介质可以为空气、液体或固体，适用范围广泛。更重要的是超声波检测降低了劳动强度，避免工人在恶劣工作环境下（ 高、低温，高、低压，强辐射，有毒气、液体环境等）受到伤害， 还大大提高了测量精度，可靠性高。

一、超声波简述

在日常车道保障与维护过程中，工程车、充气车、电源车、加油车等诸多车辆常常需要在停车坪附近穿行、掉头或倒车。由于这些低速行驶的车辆之间非常接近，驾驶员的视野颇受限制，碰撞事故时有发生，在夜晚时则更显突出。利用超声波测量系统，可以有效地提高车辆在保障和维护过程中的安全性和可靠性。随着生活水平的不断提高，汽车进入家庭的消费意识的不断增强。中国城市汽车的保有量迅速增加。随之而来的是交通事故与日俱增，城市里尤其突出。发展智能交通系统是二十一世纪交通运输的重要发展方向。智能交通系统在充分发挥现有基础设施的潜力，提高运输效率。保障交通安全，缓解交通堵塞，改善城市环境等方面的卓越效能，已得到各级政府的广泛关注。我国政府也开始高度重视智能交通系统的研究开发与推广应用。

因此智能型的测量系统的开发应用与汽车领域将起到非常大的作用，将有效地缓解交通压力，减少交通事故的发生率。智能型超声波测量系统是进行交通管理的有效手段和工具，它可提高车辆距离检测的准确性，有利于交通运输的科学管理，降低对驾驶人员本身的素质要求。除了能大大减少工作量，更重要的是它能准确、定时、定量、高效地对距离进行测量。

现代超声波测量仪的研究使用在我国汽车行业还为数不多，与发达国家相比，有较大的差距，还基本停留在初级阶段，即使有些高档车配置有测距系统，也仅仅是少部分的进口车。

超声波测量系统的应用不仅仅大大减轻了测距人员的工作强度，对许多常规测量所无法实现的检测进行因能进行有效地测量，进一步扩大了测量的广度，而且超声波测量本身具有很高的测量精度，因此对精度的提高也起到了一定的作用。单片机发出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，然后计算出相应的距离。超声波测量系统由于不受光线、电磁波、粉尘等的影响，其精度能达到厘米数量级的工程测距精度等的优点，在桥梁、隧道、涵洞等的距离检测中占有一定的优势。

二、超声波测量系统的总体设计

按设计任务要求，超声波房屋面积测量仪是根据“回波测距”的原理设计的。由超声波的发射器发射超声波，超声波接收器接收回波。测出从超声波发射脉冲串时刻到接收回波信号时差，超声波在同温同介质中的传播速度可知，将时刻差与声速相乘，得出距离

并通过软件数据处理在LCD显示距离、面积等。根据声波传播特性可以知道，该测量仪只能测量有规则的面积，比如长方形、正方形等面积。超声波房屋面积测量仪总体设计框图如下：

本文设计的基于单片机的超声波房屋面积测量仪系统由硬件和软件两部分组成。硬件主要包括中央控制器、超声波发射模块、超声波接收模块、LCD显示模块、串口通讯模块及键盘部分组成。中央控制器采用以AT89S52为核心的单片机芯片，超声波发射模块采用74LS04芯片进行驱动超声波发射传感器发射40kHz的声波，超声波接收模块采用CX20106红外接收芯片进行信号的接收、放大、滤波等，串口通讯模块采用MAX232芯片进行单片机与PC机之间的通讯，用LCD 1602液晶显示作为显示器。软件主要包括系统初始化模块、超声波驱动、信号处理模块及显示模块。软件采用模块化设计思想，可使程序设计思路清晰，便于调试。为了提高系统的稳定性，采用了一些抗干扰措施。比如对信号的处理采用了放大、滤波等措施，软件处理辅助各硬件部分工作。

三、结论

本文通过对超声波在媒质中的传播特性、超声换能器的工作机理分析和超声波测距的原理及控制，提出设计方案，考虑多种误差因素，设计了一种小盲区的超声波房屋面积测量仪，保证测量精度。由于时间和精力等多方面的原因，此控制系统多少还存在一些不足之处，有待进一步改进和提高。主要包括：（1）PCB抗干扰能力有限，超声波发射接收器之间依然存在直达波间或影响。（2）放大电路中，由于集成芯片、电阻、电容的热噪声影响，对远距离的微弱信号放大有干扰作用。

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1671-864X（2016）05-0292-01