超声波测距系统设计+郭辉.docx

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1、课程设计系部名称：机电工程系课程名称：传感器与检测技术项目名称：超声波测距系统设计姓名：郭辉学号：班级：2014级机电一体化1班时间：2015～2016学年第二学期指导教师：朱良学目录1.绪论41.1课题背景及重要意义41.2研究内容41.3主要任务及目标：42.整体设计思路42.1硬件整体设计43.2器材的选择73.3.单片机最小系统83.4超声波发射电路93.5超声波接收电路设计93.6显示电路设计114.软件设计124.1主程序设计124.2中断处理程序144.3计算及显示模块设计165.设计总结23参考文献18摘要本次系统的设计主要包括两部分，即硬件电路和软件程序。硬件电路主要包括

2、单片机电路、发射电路、接收电路、显示电路和电源电路等。本次设计采用以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的硬件电路。整个电路采用模块化设计，由信号发射和接收、供电、显示等模块组成。发射探头的信号经放大和检波后发射出去，单片机的计时器开始计时，超声波被发射后按原路返回,信号被接受电路接受,然后被单片机接收,计数器停止工作并得到时间。软件程序主要由主程序、预置子程序、发射子程序、接收子程序、显示子程序等模块组成。它控制单片机进行数据发送与接收，实现数据正确显示在数码管上。另外程序控制单片机消除各探头对发射和接收超声波的影响。相关部分附有硬件电路图、程序流程图。

3、实际的环境对超声波有很大的影响，如外部电磁干扰电源干扰信道干扰等等，空气的温度对超声波的速度影响也很大，此外供电电源也会使测量差生很大的误差。由于知识面有限，作品还有许多可以改进的地方，希望在日后的学习中能将作品完善的更好。关键词:AT89C51;超声波;测距1.绪论1.1课题背景及重要意义近年来，随着电子测量技术的发展，运用超声波作出精确测量已成可能。超声波拥有许多优点：超声波测量精确高，成本低，性能稳定则备受青睐。超声波是指频率在20kHz以上的声波，它属于机械波的范畴。超声波也遵循一般机械波在弹性介质中的传播规律，如在介质的分界面处发生反射和折射现象，在进入介质后被介质吸收而发生衰减

4、等。正是因为具有这些性质，使得超声波可以用于距离的测量中。随着科技水平的不断提高，超声波测距技术被广泛应用于人们日常工作和生活之中。一般的超声波测距仪可用于固定物位或液位的测量，适用于建筑物内部、液位高度的测量等。由于超声测距是一种非接触检测技术，不受光线、被测对象颜色等的影响，较其它仪器更卫生，更耐潮湿、粉尘、高温、腐蚀气体等恶劣环境，具有少维护、不污染、高可靠、长寿命等特点。因此可广泛应用于纸业、矿业、电厂、化工业、水处理厂、污水处理厂、农业用水、环保检测、食品（酒业、饮料业、添加剂、食用油、奶制品）、防汛、水文、明渠、空间定位、公路限高等行业中。可在不同环境中进行距离准确度在线标定，

5、可直接用于水、酒、糖、饮料等液位控制，可进行差值设定，直接显示各种液位罐的液位、料位高度。因此，超声在空气中测距在特殊环境下有较广泛的应用。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于实现实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的指标要求，因此为了使移动机器人能够自动躲避障碍物行走，就必须装备测距系统，以使其及时获取距障碍物的位置信息（距离和方向）。因此超声波测距在移动机器人的研究上得到了广泛的应用。同时由于超声波测距系统具有以上的这些优点，因此在汽车倒车雷达的研制方面也得到了广泛的应用。1.2研究内容1.设计一个超声波测距系统，以单片机为控制核心，实现测距功能。（1）根据设计任务和

6、指标，初选电路；（2）通过调查研究、设计计算，确定电路方案；2.培养一定自学能力和独立分析问题、解决问题能力。包括：（1）学会自己分析、找出解决问题的方法；（2）对设计中遇到的问题，能独立思考，查阅资料，寻找答案。1.3主要任务及目标：1.初步掌握模拟、数字电路分析和设计的基本方法。包括：1.设计一个单片机最小系统，有lcd显示和按键；2.设计一个超声波测距模块；3.系统要求具有一定的可扩展性；4.毕业论文严格按学校的要求撰写；2.整体设计思路2.1硬件整体设计在开始做毕业设计之前，我需要对要所要完成的作品有一个大概的掌控，特别是对超声波测距的原理和超声波测距系统的组成部分能有一个清晰的认

7、识。超声波测距的原理：超生波测距的原理其实很简单，也就是大自然中蝙蝠捕食的原理，首先需要超生波发射装置，发出超声波，此时时间记作T1，当超声波收到障碍物的阻挡时，就会被反弹回来，然后就被超声波接受装置所捕捉到，这时时间记作T2，假设此时的声速为V，则超声波测距装置与障碍物之间的距离Ｓ为：Ｓ＝Ｖ＊（Ｔ２－Ｔ１）/2。（式2.1）超声波的原理图如图2.1所示：t障碍物s超声波发射超声波接收图2.1超声波的测距原理在我动手之前