超声波测距仪要点

i2015届本科毕业设计（论文）题目：超声波测距仪Title：Ultrasonicrangefinder学号姓名学院指导老师专业完成时间i摘要本设计的核心是89C52单片机，用它来实现超声波测距仪的硬件电路和软件设计方案。整个电路采用模块化设计，由主程序、各模块子程序等模块组成。由超声波模块发射和接受超声波，送回单片机，并通过DS18B20温度模块进行补偿，避免因客观环境的温度变化而影响波速，提高测量精确度。单片机计算距离，显示测量结果。各探头的信号经单片机综合分析处理，实现超声波测距仪的各种功能。在此基础上设计了系统的总体方案，最后通过硬件和软件实现了各个功能模块。相关部分附有硬件电路图、程序流程图。超声波测距在近年来得到了广泛的应用。本设计的优点在于超声波明显特征是方向性好，穿透性强，并且成本低廉，可操作性强。关键词：89C51、超声波、测距iiAbstract:Thecoreofthisdesignisthe89C52singlechipmicrocomputer.ThedesignschemeofhardwarecircuitandsoftwaretoimplementitusingtheUltrasonicrangefinger.Usesthemodulardesignofthewholecircuit,composedbythemainprogramedeachmodelsubprogram.ThetransmissionandreceptionofUltrasoniccometimesenttoMCUbyUltrasonicmodule,andtemperaturecompensationbyDS18B20temperaturemodule.Avoidthechangeofobjectiveenvironment.temperatureaffectvelocity,improvetheaccuracyof.MCUcalculatedistanceanddisplaytheresults.TheprobesignalbyMCUintegrated.processingofvariousfunctionalcircuits.withtherelevantpartsofthecircuitdiagramandprogramflowdiagram.Ultrasonicdistancemeasurementhasbeenwidelyusedinrecentyears.Theutilitymodelhastheadvantagesofgooddirection,strongpermeability,lowcostandstrongoperability.iii目录摘要...................................................................................................................................................iAbstract:............................................................................................................................................ii1引言......................................................................................................................................-1-1.1课题研究的背景以及意义...........................................................................................-1-2超声波的介绍及测距原理......................................................................................................-2-2.1超声波的介绍...............................................................................................................-2-2.1.1超声波................................................................................................................-2-2.1.2超声波的特性....................................................................................................-2-2.1.3超声波的应用....................................................................................................-4-2.2超声波测距原理以及误差分析...................................................................................-4-2.2.1超声波测距原理................................................................................................-4-2.2.2超声波测距仪的误差分析................................................................................-5-3超声波测距系统硬件设计......................................................................................................-5-3.1超声波测距系统的结构设计.......................................................................................-5-3.2超声波测距系统的主控芯片STC89C52....................................................................-6-3.3超声波收发模块...........................................................................................................-7-3.4温度补偿电路...............................................................................................................-8-3.5显示电路.......................................................................................................................-9-3.6声音报警电路...........................................................................................................-10-3.7超声波测距系统总括.................................................................................................-11-4软件设计................................................................................................................................-11-4.1程序流程图.................................................................................................................-12--1-1引言1.1课题研究的背景以及意义国内从五十年代起对超声波测距进行了较多的研究，并取得了可喜的成果。近年来由于电子技术的飞速发展，传感器、单片机技术的应用，使得原来非常复杂的超声波物位测量仪的设计有了大幅简化的可能，非接触式检测技术被广泛应用，目前有超声波测距，CCD探测，雷达测距等。各行各业对于各种技术参数的测定的各方面的要求也变得越来越高。无论是从精确程度，还是测量效率都变得要求很苛刻。所以各种快速测量，精确程度高，测量方便的仪器也变得越来越被业界所渴求。距离的测量便成为各项技术参数最基本的参数之一，CCD探测具有使用方便、无需信号发射源、同时获得大量的场景信息等特点，但视觉测距需要额外的计算开销［1］，而雷达测距具有全天候工作，适合于恶劣的环境中进行短距离、高精度测距的优点［2］，但容易受电磁波干扰。激光测距具有高方向性、高单色性、高亮度、测量速度快等优势，尤其是对雨雾有一定的穿透能力，抗干扰能力强，但其成本高、数据处理复杂［3］。声纳主要是满足水中武器实施全隐蔽需要，解决海水中目标识别问题。而在其他一些工程领域声纳测距便显得不适用了。超声波测距因其简便性，测量准确度高，操作方便成为测距仪中的翘楚。而且超声波在气体、液体及固体中以不同速度传播，定向性好、能量集中、传输过程中衰减较小、反射能力较强。超声波能以一定速度定向传播、遇障碍物后形成反射，利用这一特性，通过测定超声波往返所用时间就可计算出实际距离，从而实现无接触测量物体距离。超声波测距迅速、方便，且不受光线等因素影响，广泛应用于水文液位测量、建筑施工工地的测量、现场的位置监控、车辆倒车障碍物的检测、移动机器入探测定位等领域。在这一个测距技术十分有限的时候，但又处在其技术及产业邻域正蓬勃发展而又有无限前景的今天，超声波测距仪便作为一种新型的非常重要有用的工具在各个产业领域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。所以超声波测距在现实应用中更具有实际的意义。并且在测量精度要求不是特别精确的市场中有着广泛的需求。-2-2超声波的介绍及测距原理2.1超声波的介绍2.1.1超声波声波是由物体机械振动而产生的。物体每秒钟震动的次数，我们叫做频率。频率决定了物体震动的快慢。超声波是指振动频率大于20000Hz以上的，其每秒的振动次数（频率）甚高，超出了人耳听觉的一般上限（20000Hz），人们将这种听不见的声波叫做超声波。超声波和可闻声波本质上是一致的，它们的共同点都是一种机械振动，通常以纵波的方式在弹性介质内会传播，是一种能量的传播形式，其不同点是超声频率高，波长短，在一定距离内沿直线传播具有良好的束射性和方向性。2.1.2超声波的特性超声波有如下几个特性：（1)超声波在传播时，波长短，方向性强，能量易于集中。（2)超声波能在各种不同媒质中传播，且可传播足够远的距离。（3)超声波与传声