超声波测距仪毕业论文.doc

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1、超声波测距仪摘要传统的超声波测距采用的主要原理是通过比较发射超声波与接收到的超声波时差，从而根据距离与时间的关系，得到测量距离。而本设计利用超声波传输中距离与时间的关系，采用AT89C51单片机进行控制及数据处理，设计出了能精确测量两点间距离的超声波测距仪。关键词超声波测距AT89S51处理Abstract：Traditionalultrasonicdistancemeasurementprincipleisusedprimarilybycomparingthelaunchofultrasoundandreceivingultrasoundtothetimedifferenc

2、eand,consequently,therelationshipbetweendistanceandtime,aremeasureddistances.Thedesignandtheuseofultrasoundtransmissiondistanceandthetimeconstraint,usingAT89C51microcontrollerforcontrolanddataprocessing,designthatcanaccuratelymeasurethedistancebetweentwopointsoftheultrasonicrangefinder.Kevw

3、ordsU1trasoniCWaveRangingAT89S5174LS04CX20106A引言我们人类直到第一次世界大战才学会利用超声波，这就是利用“声呐”的原理来探测水中目标及其状态，如潜艇的位置等。产生超声波的装置有机械型超声发生器、利用电磁感应和电磁作用原理制成的电动超声发生器，以及利用压电晶体的电致伸缩效应和铁磁物质的磁致伸缩效应制成的电声换能器等。超声波具有如下特性：1．超声波可在气体、液体、固体、固熔体等介质中有效传播。2．超声波可传递很强的能量。3．超声波会产生反射、干涉、叠加和共振现象。4．超声波在液体介质中传播时，可在界面上产生强烈的冲击和空化现象。本设计

4、的超声波测距仪，利用超声波的特性可以对不同距离进行测试，并可以进行详尽的误差分析。根据超声波传输中距离与时间的关系，采用AT89C51单片机进行控制及数据处理，设计出了能精确测量两点间距离的超声波测距仪。10第页第一章方案选择与总体设计1.1基于单片机AT89S51的超声波测距仪锁相环电路放大电路声音输出超声波发射接收电路LCD显示主控制器图1—1设计框图方案一：如上图所示单片机AT89C51发出超声波测距是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射和回收的时间差tr，然后求出距离S=Ct/2，式中的c为超声波波速。超声波接收器将接收到的反射超声波送到放大器

5、进行放大，然后用锁相环电路进行检波。经处理后输出低电平，送到AT89S51引脚。AT89S51通过外部引脚P2.0输出脉冲宽度为25/us，载波为40KHZ超声波脉冲串，加到射随器的基极，经功率放大推动超声波发射器发射出去。限制该系统的最大可测距离存在四个因素：超声波的幅度、反射的质地、反射和入射声波之间的夹角以及接收换能器的灵敏度。接收换能器对声波脉冲的直接接受能力将决定最小的可测距离。为了增加所测量的覆盖范围、减小测量误差，可采用多个超声波换能器分别作为多路超声波发射/接收的设计方法。由于超声波属于声波范围，其波速c与温度有关，表1列出了几种不同温度下的波速。表1—1波速

6、与温度关系表温度/℃-20-100102030100波速/m/s31932532333834434938610第页在测距时由于温度变化，可通过温度传感器自动探测环境温度、确定计算距离时的波速c，较精确地得出该环境下的超声波经过的路程，提高测量精确度。波速确定后，只要测得超声波往返的时间t，即可求得距离。1.2利用分立模块的超声波测距仪图1-2超声波测距模块组硬件框图方案二：如上图所示整个系统包括超声波测距模组、LED数码显示模组、驱动模组、控制模组及电源等五个部分。超声波测距模块主要由发射部分和接收部分组成，超声波的发射受主控制器控制；超声波换能器谐振在40KHz的频率，模块

7、上带有40KHz方波产生电路。显示模块是一个8位段数码显示的LCD；测量结果的显示用到三位数字段码，格式为X点XX米，同时还用两位数字段码显示数据的个数。电源采用9V的DC电源输入，经稳压管后得出5V以及3.3V的电源供电系统各部分电路使用。1.3方案的选择基于上述两种方案的比较，方案二所测的精密度比方案一高，但测量盲区较长，结构复杂且稳定性不高。而方案一比方案二测到的距离远，电路比较简单，但能实现相同功能，也能实现双向测距，在显示效果方面也比方案二更好，而且功耗也低，同时还有报警功能。精简指令使其执行