超声波测距仪21673

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1、班级：测控1082班姓名：学号：1课题：超声波测距仪测控技术与仪器专业《传感器技术》课程设计淮阴工学院电子与电气工程学院2010年12月16班级：测控1082班姓名：学号：1课题：超声波测距仪《传感器技术》课程设计课题：超声波测距仪班级测控1082班学生姓名学号1指导教师淮阴工学院电子与电气工程学院2010年12月24日16班级：测控1082班姓名：学号：1课题：超声波测距仪超声波测距仪1系统方案设计1.1概述由单片机AT89S51编程产生40kHz的方波，由P3.6口输出，再经过放大电路，驱动超声波发射探头发射超声波。发射出去的超声波经障碍物反射回来后，由超声波接收头接收到信号，通

2、过接收电路的检波放大、积分整形及一系列处理,送至单片机。单片机利用声波的传播速度和发射脉冲到接收反射脉冲的时间间隔计算出障碍物的距离,并由单片机控制显示出来。该测距装置是由超声波传感器、单片机、发射/接收电路和LED显示器组成。传感器输入端与发射接收电路相连,接收电路输出端与单片机相连接,单片机的输出端与显示电路输入端相连接。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2-2所示。这种以单片机为

3、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。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，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。1.2系统方案框图基于单片机的超声波测距系统框图16班级：测控1082班姓名：学号：1课题：超声波测距仪2.工作原理2.1检测原理单片机在T0时刻发射方波，同时启动定时器开始计时，当收到回波后，产生一负跳变到单片机中断口，单片机

4、响应中断程序，定时器停止计数。计算时间差，即可得到超声波在媒介中传播的时间t，由此便可计算出距离。图2-1时序图2.2传感器选择超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。因此超声波检测广泛应用在工业、国防、生物医学等方面。超声波探头主要由压电晶片组成，既可以发

5、射超声波，也可以接收超声波。小功率超声探头多作探测作用。它有许多不同的结构，可分直探头（纵波）、斜探头（横波）、表面波探头（表面波）、兰姆波探头（兰姆波）、双探头（一个探头反射、一个探头接收）等。16班级：测控1082班姓名：学号：1课题：超声波测距仪功能：接收和发送超声波使用情况：利用压电晶体的谐振来工作。它有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的因有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。反之，如果两极间未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收器了。2.3测量电路

6、介绍a)发射电路的设计由单片机产生的40kHz的方波需要进行放大，才能驱动超声波传感器发射超声波，发射驱动电路其实就是一个信号放大电路，本课题所选用的是74HC04集成芯片，图2-4为发射电路图。图2-2发射电路74HC04内部集成了六个反向器，同时具有放大的功能。74HC04的管脚如图2-5所示。16班级：测控1082班姓名：学号：1课题：超声波测距仪图2-374HC04管脚图a)接收电路的设计超声波接收头接收到超声波后，转换为电信号，此时的信号比较弱，必需经过放大。本系统采用了LM741对接收到的信号进行放大，接收电路如图2-6所示。图2-4接收电路超声波探头接收到超声波后，通过

7、声电转换，产生一正弦信号，其频率为传感器的中心频率，即40kHz。该信号通过C1高通滤波后经LM741放大，最后经二极管整形后输出到单片机中断口。LM741是一单运放集成芯片，图2-7为LM741管脚图。图2-5LM741管脚图b)显示模块的设计LED(Light-EmittingDiode，发光二极管)有七段和八段之分，也有共阴和共阳两种。16班级：测控1082班姓名：学号：1课题：超声波测距仪LED数码管结构简单，价格便宜。图1-7示出了八段LED数码