超声波测距仪设计开发论文

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1、超声波测距仪设计开发毕业论文目录前言1第一章超声波测距系统工作原理2第一节超声波概述2第二节超声波传感器简介3一、压电式超声波传感器3第三节超声波传感器原理5一、测距原理5二、超声波测量中盲区及近限和远限5三、提高测距仪的措施6第四节超声波测距仪系统设计7一、论文设计内容7二、硬件设计内容7第五节本章小结8第二章系统硬件设计9第一节电路原理设计9一、设计总体思路9第二节主要元器件介绍9一、单片机STC89C529二、超声波传感器HC-SR0411三、显示电路LCD160214四、按键电路22五、下载电路22第三节本章小结24第三章系统软件设计25第一节软件设计总体方

2、案25一、主程序设计总体思路25二、测距子程序软件设计26三、显示程序设计27四、按键程序设计2959第二节本章小结31第四章超声波测距的误差分析32第一节超声波测距测量结果32一、测量结果32二、误差分析32第二节本章小结34结论35致谢36参考文献37附录38一、英文原文38二、英文翻译44三、电路图49四、源程序5059前言超声波是指频率在20kHz以上的声波，它属于机械波的范畴。近年来，随着电子测量技术的发展，运用超声波作出精确测量已成可能。随着经济发展，电子测量技术应用越来越广泛，而超声波测量精确高，成本低，性能稳定则备受青睐。超声波是指频率在20kHz以

3、上的声波，它属于机械波的范畴。超声波也遵循一般机械波在弹性介质中的传播规律，如在介质的分界面处发生反射和折射现象，在进入介质后被介质吸收而发生衰减等。正是因为具有这些性质，使得超声波可以用于距离的测量中。随着科技水平的不断提高，超声波测距技术被广泛应用于人们日常工作和生活之中。一般的超声波测距仪可用于固定物位或液位的测量，适用于建筑物内部、液位高度的测量等。由于超声波测距是一种非接触检测技术，不受光线、被测对象颜色等的影响，较其它仪器更卫生，更耐潮湿、粉尘、高温、腐蚀气体等恶劣环境，具有少维护、不污染、高可靠、长寿命等特点。因此可广泛应用于纸业、矿业、电厂、化工业、

4、水处理厂、污水处理厂、农业用水、环保检测、食品、防汛、水文、明渠、空间定位、公路限高等行业中。可在不同环境中进行距离准确度在线标定，可直接用于水、酒、糖、饮料等液位控制，可进行差值设定，直接显示各种液位罐的液位、料位高度。因此，超声波在空气中测距在特殊环境下有较广泛的应用。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于实现实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的指标要求，因此可以广泛运用在工厂对模具经行校验的过程中，因此超声波测距在精确实时测量的研究上得到了广泛应用。超声波测距原理是发射器发出的超声波以速度v在空气中传播，在到达被测物体时被反射返回，由接收器接

5、收，其往返时间为t，由s=v*t/2即可算出被测物体的距离。由于超声波也是一种声波，其声速v与温度有关，下表列出了几种不同温度下的声速。在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的。如果测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法加以校正。考虑到该系统应用场合不具特殊性，因此速度v选择常温下的速度344m/s。表1.1超声波波速与温度的关系表温度（℃）-30-20-100102030100声速（m／s）31331932532333834434938659第一章超声波测距系统工作原理第一节超声波概述声音是与人类生活紧密相联的一种自然现象，人们对声音早有认识，在人们

6、的日常生活中存在着各式各样的声音。在科学史上，声学是发展最早的学科之一。然而，由于超声是人耳听不到的信号，直到18世纪，人们才开始研究海豚、蝙蝠等动物时，才推测自然界存在超声波。声波是一种能在气体、液体和固体中传播的机械波。根据声波振动频率的范围，可以分为次声波、声波、超声波和特超声波。当声的频率高到超过人耳的频率极限时，人们就觉察不出声的存在，我们称这种高频率的声为超声。频率高于人类听觉上限频率(约20000Hz)的声波，称为超声波，或称超声。超声波在介质中传输的速度即介质的声速。它是一秒钟超声波等相位面通过的距离，与介质的密度和弹性性质有关。对于液体介质，只能传

7、播纵波。声速参数与声介质、声阻抗及生衰减等有很大关系。声速是随着介质及其状态(如温度)的不同而不同。如在常温下，空气中的声速约为344m/s，在水中的声速约为1440m/s，而在钢铁中约为5000m/s。除水以外，大部分液体的声速随温度的升高而增加。流体中的声速随压力的增加而增加。声速与介质的许多特性有关，有的关系非常直接，可有精确的理论公式，有的关系比较间接而复杂，但在特定条件下，也可建立一些经验公式，例如介质的成分、混合物的比例、溶液的浓度、某些液体的比重等，都可以与声速建立一定关系，这样就可以通过声速来测定这些特性参数。由于介质的温度、压强和流速等状态参量