毕业论文--基于温度补偿的超声波测距设计

《毕业论文--基于温度补偿的超声波测距设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、基于温度补偿的超声波测距设计目录1绪论21.1设计目的21.2设计意义21.3系统功能32设计方案42.1方案设计42.2方案论证43硬件设计53.1设计方案53.2STC89C52外围电路设计63.2.1单片机63.2.2复位电路与震荡电路73.3LCD显示模块的设计83.3.1字符型液晶显示模块83.3.2字符型液晶显示模块引脚83.3.3字符型液晶显示模块内部结构93.4温度传感器DS18B20电路设计103.4.1温度传感器DS18B20简介103.4.2DS18B20的主要特性113.5数据采集模块123.6HC-SR04超声波测距模块133.7报警电

2、路设计154软件设计174.1系统软件设计说明174.2主程序的设计174.3超声波发射子程序和超声波接收中断子程序设计184.4温度测量子程序设计185结果与结论215.1结果215.2结论21致谢22参考文献23附录2432基于温度补偿的超声波测距设计1绪论1.1设计目的随着国民经济的迅速发展，超声波在机械制造、石油化工、航空航天等领域发挥着越来越重要的作用。超声波测距作为一种非接触式距离测量方法，具有不受外界光及电磁场等因素影响的优点，实现电路简单、成本低；同时，还具有易于定向发射、方向性好、对人体伤害小等特点。上述优势使得与超声波测距领域相关的仪器设备在

3、数据处理、检测性能和工程设计系统化等方面有了更大的发展空间。利用超声波定位技术是蝙蝠等一些无目视能力的生物作为防御天敌及捕获猎物的生存手段,这些生物体可发射人们听不到的超声波(20KH以上的机械波),借助空气介质传播,根据猎物或障碍物反射回来的回波的时间间隔及强弱,判断猎物的性质或障碍物的位置。在影响超声波测距误差的因素中，温度的影响是比较大的，超声波的传播速度在不同的温度下是不同的，那就要得出其传播速度与环境温度t的关系式。因此用常温下的超声波速度341m/s来计算不同温度环境下的超声波测距的距离是有很大误差的。为了提高测距精度，我们必须对超声波的速度进行温度

4、补偿，用温度传感器测环境温度的数值，从而得到改环境下的超声波速度1.2设计意义32基于温度补偿的超声波测距设计随着社会经济的快速发展，人们生活水平的不断提高，交通运输业的日益兴旺，汽车数量的越来越多。交通拥挤的状况也日趋严重，撞车事件也经常的发生，造成了很严重的人员伤亡和财产损失，针对这一情况，设计一种响应快，可靠性高且较为经济的汽车防撞报警系统事在必行，最常见的一种测量距离的方法是超声波测距，应用于汽车的近距离防撞。还有城市的快速发展，排水系统往往落后于城市建设，经常出现已经建设好建筑设施再重新开挖排水设施的情况，这样经常会造成城市污水的到处排放，影响城市卫生

5、，针对这一情况，设计污水疏通移动机器人的自动控制系统是非常必要的，而这个自动控制系统核心就是超声波测距。以上举得只是超声波应用领域中的一小部分的例子，当今生活中还有很多方面需要用到超声波测距，来解决人们日常生活中遇到的问题，因此设计一款超声波测距仪是非常重要的一件事。1.3系统功能超声波测距仪的设计要求如下：1)测量范围小于等于5米2)测量误差小于0.3cm3)进行温度补偿4)以LCD显示温度和距离32基于温度补偿的超声波测距设计2设计方案2.1方案设计利用超声波检测距离，设计比较方便，计算处理也较简单，其测量精度也能达到使用要求。超声波发生器可以分为两大类：一

6、类是用机械方式产生超声波，一类是用电气方式产生超声波。电气方式包括压电型、电动型等；机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。目前在近距离测量方面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，本设计采用AT89C51单片机作为控制器，用动态扫描法实现LCD数字显示，超声波驱动信号用单片机的定时器。单片机发出40kHz的信号经放大后通过超声波发射器输出；超声波接收器将接收到的超声波信号经放大器放大，用锁相环电路进行检波处理后，启动单片机中断程序，测得时间为t，再由软件进行判别、计算，得出距离数并送LCD显示。2.2方案论证方案一：基于单片机的超声波测距方案

7、，基于单片机的超声波测距是以单片机编程产生40KHZ的频率，经过发射驱动放大，使发射端发射超声波，经被测物反射回来，通过反射电路，放大，整形，处理，测出距离。方案二：基于CPLD的超声波测距系统。基于CPLD的超声波测距系统采用CPLD器件控制超声波的发射与接收，从而计算出测量的距离，其运用VHDL编写程序，并且配合MAX-plusⅡ进行软硬件的仿真与调试。利用CPLD具有性能高、成本低的特点，但是单片机能够准确计时，测距精度高，而且单片机控制方便，计算简单，所以综合更方面因素本文采用STC89C52单片机作为控制器，用动态扫描法实现LED数字显示，超声波驱动信

8、号用单片机的定时器。32