精密超声波测距仪的设计与实现

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1、精密超声波测距仪的设计与实现学生：指导教师：内容摘要：本文详细介绍了基于PIC16F873单片机的具有温度补偿的高精度超声波测距仪的硬件及软件设计。它利用PIC16F873产生40KHZ的脉冲信号并转换成超声波发射，当超声波遇障碍物后返回，经超声波接收传感器接收返回信号送至PIC16F873的CCP1模块，得到超声波的传播往返时间。即可实现对距离的测量。但由于超声波是一种声波，其传播速度和环境温度有密切关系，当温度变化时声速也变化，导致测量不准确。为提高测量的准确性就必须采用温度补偿。即用DS18B20数字温度传感器测量环境温度，通过PIC16F873获取当前环境下温

2、度的采样值，根据当前环境下的温度查找出与之对应的超声波速度。即可精确计算出距离，送LCD显示（温度、速度和距离），或通过串口与PC机相连实现人机交互。关键词：高精度PIC16F873单片机超声波温度传感器DesignandrealizeaboutpreciseultrasonicrangefinderAbstract：ThispaperintroduceshardwareandsoftwaredesignofhighpreciseultrasonicrangefinderwithtemperaturecompensatebasedonPIC16F873MCU.Itus

3、esPIC16F873producesimpulsesignalof40KHZ,andtransformsultrasonic.Ultrasonicreturnwhenitmeetsbar,sensortakesitoveranddeliversittoCCP1moduleofPIC16F873.Wewillgetthetimeofultrasonic’strip.Sowecangetthedistance,butultrasonicisasoundwave.itstransmitshasaffinitywithenvironmenttemperature,sound

4、speedchangeswiththechangesoftemperature,themeasurewillnotright.Itmustusetemperaturecompensatefortheveracityofmeasure.WemeasureenvironmenttemperaturebyDS18B20,andgetthehitsofcurrentenvironmentbyPIC16F873.Ultrasonicspeedcanbefoundbytheenvironmenttemperature.Distanceisworkedout,displayingb

5、yLCD(temperaturespeedanddistance),man-machineconversationcomestruebyserialinterfaceconnecttoPC.Keywords：HighprecisePIC16F873MCUUltrasonicTemperaturesensor目录一、绪论1（一）超声波的基本概述1（二）超声波测距的设计方案论证2（三）设计背景及工作原理2二、系统总体设计要求及方案确定3（一）超声波测距仪的分析运用3（二）超声波测距仪的硬件设计总揽4（三）超声波测距方法的设计方案论证5（四）超声波传感器的选择7（五）RS2

6、32异步串行通信协议和接口规范8三、系统电路设计要求及方案确定11（一）主控制芯片的选择11（二）测温补偿电路方案论证确定12（三）LCD1602显示电路方案论证确定13（四）超声波发射电路方案确定13（五）接收及信号处理电路方案论证确定14（六）RS-232通信接口电路方案论证确定18四、系统调试19（一）印刷电路板设计制作及硬件调试19（二）测试仪器20五、结论21六、总结与体会22七、谢辞22附录23参考文献30一、绪论（一）超声波的基本概述人们能听到声音是由于物体振动产生的，它的频率在20HZ—20KHZ范围内，超过20KHZ称为超声波，低于20HZ的称为次声

7、波。常用的超声波频率为几十KHZ到几十MHZ。超声波是一种在弹性介质中的机械振荡，有两种形式：横向振荡（横波）及纵向振荡（纵波）。在工业中应用主要采用纵向振荡。超声波可以在气体、液体及固体中传播，其传播速度不同。另外，它也有折射和反射现象，并且在传播过程中有衰减。在空气中传播超声波，其频率较低，一般为几十KHZ，而在固体、液体中则频率可用得较高。在空气中衰减较快，而在液体及固体中传播，衰减较小，传播较远。超声波波长短，绕射现象小，而且其方向性好，穿透能力很强，且碰到杂质或分界面就会有显著的反射现象。这一特性已被广泛用于超声波探伤、测厚、测距、遥控和超