基于单片机的超声波测距仪的设计-毕业设计论文

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1、基于单片机的超声波测距仪的设计[摘要]设计了以AT89C51单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪。硬件系统是由单片机、显示电路、超声波发射电路和超声波检测接收电路等几部分组成。软件系统主要由主程序、超声波发生子程序、超声波检测接收子程序、中断信号综合处理程序及显示子程序等几部分组成。可实现10cm-600cm距离的精确测量。论文进行了系统的总体方案、硬件系统和软件系统的详细叙述。相关部分附有硬件电路图、程序流程图。实验证明，系统软硬件设计合理、抗干扰能力强、实时性良好，经过系统扩展和升级，可以有效地解决汽车倒车、建筑施工工地以及一

2、些工业现场的位置监控。[关键词]：AT89c51超声波测距第31页共31页第一章绪论1.1系统设计设计一个基于单片机AT89C51的超声波测距系统，测量时被测物体与测距仪没有直接接触，测量范围4米以内，显示电路能够及时、稳定显示被测结果。要求结构简单、控制方便，抗干扰能力强。设计方案通过KeiluVision3软件开发平台对已设计好的超声波测距仪程序文件进行编译、调试，最后在Proteus7.4仿真工具中进行软件仿真。对设计调试过程中的数据进行统计，并进行数据与误差的分析，确定优化方案，从而达到在学习与实践中不断进步的目的。1.2系统设计目的及意义1

3、.2.1设计的目的随着科学技术的快速发展，超声波将在测距仪中的应用越来越广。但就目前技术水平来说，人们可以具体利用的测距技术还十分有限，因此，这是一个正在蓬勃发展而又有无限前景的技术及产业领域。展望未来，超声波测距仪作为一种新型的非常重要有用的工具在各方面都将有很大的发展空间，它将朝着更加高定位高精度的方向发展，以满足日益发展的社会需求，如声纳的发展趋势基本为：研制具有更高定位精度的被动测距声纳，以满足水中武器实施全隐蔽攻击的需要；继续发展采用低频线谱检测的潜艇拖曳线列阵声纳，实现超远程的被动探测和识别；研制更适合于浅海工作的潜艇声纳，特别是解决浅海

4、水中目标识别问题；大力降低潜艇自噪声，改善潜艇声纳的工作环境。无庸置疑，未来的超声波测距仪将与自动化智能化接轨，与其他的测距仪集成和融合，形成多测距仪。随着测距仪的技术进步，测距仪将从具有单纯判断功能发展到具有学习功能，最终发展到具有创造力。在新的世纪里，面貌一新的测距仪将发挥更大的作用。1.2.2设计的意义第31页共31页随着科技的发展，人们生活水平的提高，城市发展建设加快，城市给排水系统也有较大发展，其状况不断改善。但是，由于历史原因合成时间住的许多不可预见因素，城市给排水系统，特别是排水系统往往落后于城市建设。因此，经常出现开挖已经建设好的建筑

5、设施来改造排水系统的现象。城市污水给人们带来了困扰，因此箱涵的排污疏通对大城市给排水系统污水处理，人们生活舒适显得非常重要。而设计研制箱涵排水疏通移动机器人的自动控制系统，保证机器人在箱涵中自由排污疏通，是箱涵排污疏通机器人的设计研制的核心部分。控制系统核心部分就是超声波测距仪的研制。因此，设计好的超声波测距仪就显得非常重要了。这就是设计超声波测距仪的意义所在。第二章系统的方案设计与论证2.1系统设计方案的选择2.1.1设计方案一：采用单片机来控制的超声波测距仪采用单片机来控制的超声波测距仪是先由单片机产生一个信号，经过信号线，把信号引入到与超声波发

6、射器相连的信号引脚上，再由超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度v为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(d)，即：原理框图如2-1所示：开始测量超声波信号开定时器关定时器数据运算显示器接收检测超声波换能器超声波换能器驱动电路图2-1采用单片机来控制的超声波测距仪第31页共31页2.1.2设计方案二：采用CPLD来控制的超声波测距仪采用CPLD来控制的超声波测距仪，主要是在软件上运用VH

7、DL（VeryHighSpeedIntegratedCircuitHardwareDescriptionLanguage）编写程序使用MAX+plusII软件进行软硬件设计的仿真和调试，最终实现测距功能。使用本方案的优点在于在超声波测距仪设计中采用的是MAX7000s系列中的EPM7128SLC84-15的CPLD器件，其最高频率可达175.4MHz，可用于组合逻辑电路、时序逻辑电路、算法、双端口RAM等的设计。充分利用了其多达128个宏单元、68pin可编程I/O口，使该器件可以将分频功能、计数功能、显示编码功能、振荡功能全部集于一体。又因其延时平

8、均的特点，保证了测距结果精度高、响应速度快。缺点是方案中需要一块FPGA,一块双口RAM,还需要一块用来存储