導語：漫談無線非接觸式測距系統一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

一、系統硬件設計系統

按功能可分為四部分：超聲波測距模塊、MCU控制模塊、UART轉WIFI模塊、供電模塊。超聲波測距模塊測量超聲波往返時間，MCU控制處理信息得到距離數據，UART轉WIFI模塊實現數據的無線發送，電源模塊為整個系統提供能量。

1.期電平并檢測回波，一旦檢測到有回波信號則輸出回響信號，回響信號是通過IO口ECHO輸出一個高電平，高電平持續的時間就是超聲波從發射到返回的時間，然后通過時間與距離的計算公式距離=高電平時間*聲速（340m/s）/2，計算出測量的距離。

2.MCU主控模塊C8051F020采用高速、流水線結構CIP-51內核，峰值速度可達25MIPS，內部有硬件實現的增強型全雙工UART串行接口，工作溫度范圍-45℃～85℃。主控芯片C8051F020通過P1.0引腳輸出超聲波脈沖觸發信號，控制超聲波測距模塊發送超聲波測量距離，由/INT0引腳檢測回響信號，高電平來時啟動定時器測量高電平時間，計算目標距離，通過多次測量求取平均值減少測量誤差。主控芯片C8051F020通過串口UART0與嵌入式模組USR-WIFI232-A通信，TX0發送測量數據，RX0接收測量控制命令，通過無線模塊獲取PC機發送的控制指令，并傳輸距離測量結果。

3.UART轉WIFI模塊USR-WIFI232-A模塊支持8011b/g/n無線標準、TCP/IP/UDP網絡協議棧和UART/GPIO/以太網數據通訊接口，有STA/AP/AP+STA三種無線工作模式，可選用內置板載或外置天線，提供友好的Web配置頁面，3V單電源供電。USR-WIFI232-A模塊的UART口支持自由組幀和自動成幀兩種模式，由于測量的距離數據都是定長的數據幀，UART串口設置成UART自動成幀模式，以達到最高的轉發效率，通過設置打開自動成幀功能，并設置自動成幀觸發時間和觸發幀長，模塊即可將從串口上收到的數據自動組成幀，轉發到網絡上去。USR-WIFI232-A的無線模塊即可以配置成一個無線STA，也可以配置成AP，因此利用USR-WIFI1232-X可以提供十分靈活的組網方式和網絡拓撲。本設計中將無線模塊配置成STA無線終端，其可以連接到其它AP上，STA之間的相互通信通過AP轉發完成，模塊可以通過AP轉發實現與PC機的無線通信。

4.供電模塊供電模塊要為超聲波測距模塊、單片機和UART轉WIFI模塊供電。超聲波測距模塊工作電壓為5V，因此外部提供5V電源，直接給超聲波模塊供電，5V電源經過穩壓芯片AMS1117得到3V電壓，為單片機和UART轉WIFI模塊提供電源。

二、系統軟件設計系統

主程序流程，在測距系統中，系統上電處于等待狀態，PC機發送測量命令，系統測量目標距離，并經過數據處理，將最終結果通過串口轉WIFI模塊發送給PC機進行后續處理和操作。

1.測距程序設計單片機觸發超聲波測距模塊獲取回響信號，通過測量回響信號的高電平持續時間計算距離。測距子程序流程，單片機通過P1.0口發送大于10us的脈沖觸發信號，回響信號連接到/INT0引腳上，將單片機的定時器0控制位GATE0設置為1，允許定時器0受外部輸入信號/INT0的控制，/INT0控制定時器0得到超聲波往返時間，系統中為了提高測量精度，測量數據取連續6次測量的平均值。

2.串口通信程序設計UART轉WIFI模塊通過串口UART0與單片機通信，UART0是一個具有幀錯誤檢測和地址識別硬件的增強型串行口，通信有查詢和中斷兩種方式，本系統中通信采用中斷方式。設置串口通信工作方式和波特率，開串行中斷，單片機由串口接收到PC機通過WIFI發送的測量命令后，測量距離并將求得的數據通過串口發送給UART轉WIFI模塊。

三、結語

本系統采用單片機C8051F020、超聲波測距模塊和嵌入式模組USR-WIFI232-A，設計簡單方便的距離測量系統。系統利用超聲波測距實現距離的非接觸式測量，UART轉WIFI模塊可以通過AP與PC機實現通信，控制距離測量和回收數據。系統尺寸小、便于安裝攜帶，并且測量精度高。

作者：嚴正娟張家田王金成單位：西安石油大學光電油氣測井與檢測教育部重點實驗室