智能超声波测距系统

《智能超声波测距系统》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、课程设计课程名称单片机课程设计题目名称超声波测距系统专业班级11电子信息工程本科3班学生姓名尹津学号51101033009指导教师刘国永二○一四年三月二十八日目录摘要1第一章设计任务书21.1基于单片机的超声波测距系统2第二章系统总体设计32.1超声波发生器3第三章各部分功能设计53.1超声波测距系统构成53.2单片机系统及显示电路63.3串口通信模块73.4超声波发射电路73.5超声波接收电路83.6语音播报模块8第四章系统软件设计94.1编程软件及语言的选择94.2程序设计9第五章系统调试11第六章结论12附录一：单片机超声波测距系统原理图13附录

2、二：PCB图14附录三：单片机超声波测距系统C语言原程序14附录四：元件清单24参考文献25摘要本设计介绍了基于单片机控制的超声测距仪的原理：由AT89C52控制定时器产生超声波脉冲并计时，计算超声波自发射至接收的往返时间，从而得到实测距离。并且在数据处理中采用了温度补偿的调整，用四位LED数码管切换显示距离和温度。整个硬件电路由超声波发射电路、超声波接收电路、电源电路、显示电路等模块组成。各探头的信号经单片机综合分析处理，实现超声波测距仪的各种功能。在此基础上设计了系统的总体方案，最后通过硬件和软件实现了各个功能模块。相关部分附有硬件电路图、程序流程

3、图，给出了系统构成、电路原理及程序设计。此系统具有易控制、工作可靠、测距准确度高、可读性强和流程清晰等优点。实现后的作品可用于需要测量距离参数的各种应用场合。目前在近距离测量方面较为常用的是压电式超声波换能器。根据设计要求并综合各方面因素，本例决定采用AT89C52单片机作为主控制器，用动态扫描法实现LED数字显示，声波驱动信号用单片机的定时器完成。本文所设计的超声波测距仪主要由AT89S52单片机、超声波发射电路、超声波接收放大电路、显示电路.首先由单片机驱动产生12MHZ晶振，由超声波发射探头发送出去，在遇到障碍物反射回来时由超声波接收探头检测到信

4、号，然后经过滤波、放大、整形之后送入单片机进行计算，把计算结果输出到LED液晶显示屏上。超声波发生器可以分为两大类：一类是用电气方式产生超声波；另一类是用机械方式。产生超声波。电气方式包括压电型、电动型等；机械方式有加尔统笛、液和气流旋笛等。它们所产生的超声波的频率，功率和声波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前在近距离测量方面较为常用的是压电式超声波换能器。根据设计要求并综合各方面因素，本例决定采用AT89C52单片机作为主控制器，用动态扫描法实现LED数字显示，声波驱动信号用单片机的定时器完成。超声波测距器系统设计如图1.1所示图1.1整体框图第

5、一章设计任务书1.1基于单片机的超声波测距系统基于单片机的超声波测距系统，是利用单片机编程产生频率为40kHz的方波，经过发射驱动电路放大，使超声波传感器发射端震荡，发射超声波。超声波波经反射物反射回来后，由传感器接收端接收，再经接收电路放大、整形，控制单片机中断口。其系统框图如图2-1所示。数字显示功能键单片机发射驱动接受处理图1-1基于单片机的超声波测距系统框图本系统利用单片机控制超声波的发射和对超声波自发射至接收往返时间的计时。系统定时发射超声波，在启动发射电路的同时启动单片机内部的定时器，利用定时器的计数功能记录超声波发射的时间和收到反射波的时

6、间。这种以单片机为核心的超声波测距系统通过单片机记录超声波发射的时间和收到反射波的时间。通过超声波发射器向某一方向发射超声波，单片机在发射时刻同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即反射回来，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为V，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。当收到超声波的反射波时，接收电路输出端产生一个负跳变，在单片机的外部中断源输入口产生一个中断请求信号，单片机响应外部中断请求，执行外部中断服务子程序，读取时间差，计算距离，结果输出给LED显示。利用单片机准确计时，测距精度高，

7、而且单片机控制方便，计算简单。许多超声波测距系统都采用这种设计方法。第二章系统总体设计超声波是由机械振动产生的,可在不同介质中以不同的速度传播。由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。特别是应用于空气测距，由于空气中波速较慢，其回波信号中包含的沿传播方向上的结构信息很容易检测出来，具有很高的分辨力，因而其准确度也较其它方法为高;而且超声波传感器具有结构简单、体积小、信号处理可靠等特点。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度

8、方面能达到工业实用的要求。超声波测距的方法有多种，如相位检测法、声波幅值检测法和渡越时间检测法