基于单片机的超声测距仪器系统设计

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1、第1章绪论1.1课题的背景和意义1.1.1课题的背景随着科技的迅猛发展越来越多科技成果被广泛的运用到人们的日常生活当中,给我们的生活带来了诸多方便。本课题就是本着这个宗旨出发,利用超声波的特性来为我们服务。由于超声波指向性强,因而常于距离的测量。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[1]。超声波在空基于单片机的超声测距系统设计摘要超声波测距法迅速，方便，计算简单，易于做到实时控制，提过基于单片机的超声测距系统的

2、设计能更加深入地了解单片机的实际应用。本课题完成整个超声波测距系统设计，包括单片机控制电路，发射电路，接收电路，LCD显示电路和温度补偿电路。本课题硬件部分设计采用最小系统板和所需的超声波收发电路。程序由计算机仿真并烧入单片机实际调试，最终实物是一个能在5至200cm范围内准确测量距离的便携式系统，经实际测量误差控制在5%以内。该系统的设计过程加深了对单片机的理解。本设计的产品也能在实际生活中有很广泛的应用。关键词：超声波，测距，补偿，单片机气中的传播速度为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

3、s，即：s=vt/2。这就是所谓的时间差测距法。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,并且在测量精度方面能达到工业实用的要求,因此在移动机器人,汽车安全,海洋测量等上得到了广泛的应用[2]。1.1.1课题的意义通过本课题可以帮助学习理解单片机和超声波这两种时下发展最快的技术。制作基于单片机的超声波测距仪，需要以超声波技术为基础的外围超声波收发电路，以及以单片机技术为核心的主控制器。是学习电子产品设计的很好途径。利用超声波测距，在许多方面有很多优势。因此，本课题的研究是非常有实用和商业价值。1.

4、2超声波测距的发展现状趋势随着科学技术的快速发展，超声波将的应用将越来越广。但就目前技术水平来说，人们可以具体利用的超声波技术还十分有限，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。超声波测距技术在社会生活中已有广泛的应用如汽车倒车雷达等[3]，它们测距精度一般较低。目前对超声波高精度测距系统的需求越来越大。展望未来，超声波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。未来的超声波测距技术将朝着更高精度，更大应用范围，更稳定方

5、向发展，死角问题也能得以解决。1.1本课题任务本设计选用T/R-40-12超声波传感器。在了解超声波测距原理的基础上，完成了基于时差测距原理的一种超声波测距系统的硬件设计，其中为了进一步提高系统测量精度和系统稳定性，在硬件上增加了温度传感器测温电路，采取声速预置和媒质温度测量相结合的办法对声速进行修正，降低了温度变化对测距精度的影响。有利于提高超声波测距系统的测量精度[5]。具体设计一个基于单片机的超声波测距器，包括单片机控制电路，发射电路，接收电路，LED显示电路，温度补偿电路。要求测量范围在5~200cm，测量误

6、差5%以内，测量时与被测物体无直接接触，能够清晰稳定地显示测量结果，并能对温度所造成的系统误差做出补偿[6]。第1章单片机1.1单片机原理及应用1.1.1单片机原理单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上,大大缩短了系统内信号传送距离，从而提高了系统的可靠性及运行速度。因而在工业测控领域中，单片机系统是最理想的控制系统。所以，单片机是典型的嵌人式系统，是嵌入式系统低端应用的最佳选择。51系列单片机由以下几部分构成[12]：1.中央处理器（CPU）2.内部数据存储器（

7、RAM）3.内部程序存储器（ROM）4.定时器/计数器5.并行I/O口6.串行口7.中断控制系统8.时钟电路1.1.2单片机的应用目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。单片机的应用领域[8]：1

8、.单片机在智能仪器仪表中的应用；2.单片机在工业测控中的应用；3.单片机在计算机网络和通讯技术中的应用；4.单片机在日常生活及家电中的应用；5.单片机在办公自动化方面。1.1单片机发展前景计算机系统的发展已明显地朝三个方向发展；这三个方向就是：巨型化，单片化，网络化。以解决复杂系统计算和高速数据处理的仍然是巨型机在起作用，故而，巨型机在目前在朝