LOGO指导教师：指导教师：超声波测距系统设计超声波测距系统设计n班级：班级： n学生：学生：n学号：学号：论文的结构和主要内容论文的结构和主要内容u第一部分：介绍课题背景和意义第一部分：介绍课题背景和意义u第二部分：超声波测距原理第二部分：超声波测距原理u第三部分：系统硬件设计第三部分：系统硬件设计u第四部分：系统软件设计第四部分：系统软件设计u第五部分：总结与致谢第五部分：总结与致谢n 背景： 由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量。因而超声波经常用于距离的测量。n 意义： 可广泛应用于测量物体的距离、厚度、液位等领域。在超声波探伤、可广泛应用于测量物体的距离、厚度、液位等领域。在超声波探伤、自动泊车系统和倒车雷达系统中，超声波测距有其重要的应用。自动泊车系统和倒车雷达系统中，超声波测距有其重要的应用。 超声波测距系统的背景、意义超声波测距系统的背景、意义测距方式及超声测距的优势测距方式及超声测距的优势u测距方式测距方式 雷达测距、红外测距、激光测距、雷达测距、红外测距、激光测距、超声测距超声测距u超声测距的优势超声测距的优势 （1）环境介质可为空气、液体或固体等，适用范围广泛；）环境介质可为空气、液体或固体等，适用范围广泛； （2）对外界光线和电磁场不敏感，可用于黑暗、有灰尘或）对外界光线和电磁场不敏感，可用于黑暗、有灰尘或烟雾、电磁干扰强等恶劣环境中，可以降低劳动强度。烟雾、电磁干扰强等恶劣环境中，可以降低劳动强度。 （3）超声波传感器结构简单、体积小、费用低、技术难度）超声波传感器结构简单、体积小、费用低、技术难度小、信息处理简单可靠、易于小型化和集成化。小、信息处理简单可靠、易于小型化和集成化。超声测距原理超声测距原理超声系统测距方案论证超声系统测距方案论证超声波是利用反射的原理测量距离的，被测距离一端为超声波传感器，另一端必须有能反射超声波的物体。测量距离时，将超声波传感器对准反射物发射超声波，并开始计时，超声波在空气中传播到达障碍物后被反射回来，传感器接收到反射脉冲后立即停止计时，然后根据超声波的传播速度和计时时间就能计算出两端的距离。超声波是利用反射的原理测量距离的，被测距离一端为超声波传感器，另一端必须有能反射超声波的物体。测量距离时，将超声波传感器对准反射物发射超声波，并开始计时，超声波在空气中传播到达障碍物后被反射回来，传感器接收到反射脉冲后立即停止计时，然后根据超声波的传播速度和计时时间就能计算出两端的距离。由单片机AT89C51编程产生40kHz的方波，由P2.7口输出，再经过放大电路，驱动超声波发射探头发射超声波。发射出去的超声波经障碍物反射回来后，由超声波接收头接收到信号，通过接收电路的检波放大、积分整形及一系列处理,送至单片机。单片机利用声波的传播速度和发射脉冲到接收反射脉冲的时间间隔计算出障碍物的距离,并由单片机控制显示出来。由单片机AT89C51编程产生40kHz的方波，由P2.7口输出，再经过放大电路，驱动超声波发射探头发射超声波。发射出去的超声波经障碍物反射回来后，由超声波接收头接收到信号，通过接收电路的检波放大、积分整形及一系列处理,送至单片机。单片机利用声波的传播速度和发射脉冲到接收反射脉冲的时间间隔计算出障碍物的距离,并由单片机控制显示出来。由单片机AT89C51编程产生40kHz的方波，由P2.7口输出，再经过放大电路，驱动超声波发射探头发射超声波。发射出去的超声波经障碍物反射回来后，由超声波接收头接收到信号，通过接收电路的检波放大、积分整形及一系列处理,送至单片机。单片机利用声波的传播速度和发射脉冲到接收反射脉冲的时间间隔计算出障碍物的距离,并由单片机控制显示出来。 由单片机由单片机AT89C52编程产生编程产生40kHz的方波，的方波，由由P2.7口输出，再经过放大电路，驱动超声波发口输出，再经过放大电路，驱动超声波发射探头发射超声波。发射出去的超声波经障碍物射探头发射超声波。发射出去的超声波经障碍物反射回来后，由超声波接收头接收到信号，通过反射回来后，由超声波接收头接收到信号，通过接收电路的检波放大、积分整形及一系列处理接收电路的检波放大、积分整形及一系列处理,送至单片机。单片机利用声波的传播速度和发射送至单片机。单片机利用声波的传播速度和发射脉冲到接收反射脉冲的时间间隔计算出障碍物的脉冲到接收反射脉冲的时间间隔计算出障碍物的距离距离,并由单片机控制显示出来。并由单片机控制显示出来。本设计的核心本设计的核心-AT89C52 AT89C52 AT89C52 是是一一个个低低电电压压，高高性性能能CMOS CMOS 8 8 位位单单片片机机，片片内内含含8k 8k bytes bytes 的的可可反反复复擦擦写写的的FlashFlash只只读读程程序序存存储储器器和和256 256 bytes bytes 的的随随机机存存取取数数据据存存储储器器（RAMRAM），器器件件采采用用ATMEL ATMEL 公公司司的的高高密密度度、非非易易失失性性存存储储技技术术生生产产，兼兼容容标标准准MCS-51 MCS-51 指指令令系系统统，片片内内置置通通用用8 8 位位中中央央处处理理器器和和Flash Flash 存存储储单单元元，AT89C52 AT89C52 单单片片机机在在电电子子行行业业中中有有着着广广泛的应用。泛的应用。超声波发射电路超声波发射电路 发射电路主要由反相器发射电路主要由反相器74LS04 74LS04 和超声波发射换能和超声波发射换能器器LS1 LS1 构成构成超声波接收电路超声波接收电路 考考虑虑到到红红外外遥遥控控常常用用的的载载波波频频率率38kHz 38kHz 与与测测距距的的超超声声波波频频率率40kHz 40kHz 较为接近，可以利用它制作超声波检测接收电路。较为接近，可以利用它制作超声波检测接收电路。显示电路显示电路四位LED组成动态扫描电路，由AT89C52的P0口输出。动态扫描时，由P2口控制LED的当前显示位。当距离测量结束并调用显示程序，就会显示距离大小。四位LED组成动态扫描电路，由AT89C52的P0口输出。动态扫描时，由P2口控制LED的当前显示位。当距离测量结束并调用显示程序，就会显示距离大小。四位LED组成动态扫描电路，由AT89C52的P0口输出。动态扫描时，由P2口控制LED的当前显示位。当距离测量结束并调用显示程序，就会显示距离大小。四位LED组成动态扫描电路，由AT89C52的P0口输出。动态扫描时，由P2口控制LED的当前显示位。当距离测量结束并调用显示程序，就会显示距离大小。四位LED组成动态扫描电路，由AT89C52的P0口输出。动态扫描时，由P2口控制LED的当前显示位。当距离测量结束并调用显示程序，就会显示距离大小。四位LED组成动态扫描电路，由AT89C52的P0口输出。动态扫描时，由P2口控制LED的当前显示位。当距离测量结束并调用显示程序，就会显示距离大小。四位LED组成动态扫描电路，由AT89C52的P0口输出。动态扫描时，由P2口控制LED的当前显示位。当距离测量结束并调用显示程序，就会显示距离大小。 四位四位LEDLED组成动态扫描电路，由组成动态扫描电路，由AT89C52AT89C52的的P0P0口输出。动态扫描时，由口输出。动态扫描时，由P2P2口控制口控制LEDLED的当前显示位。当距离测量结的当前显示位。当距离测量结束并调用显示程序，就会显示距离大小。束并调用显示程序，就会显示距离大小。温度调控电路温度调控电路 由由于于超超声声波波的的传传播播速速度度c c会会受受温温度度、湿湿度度、压压强强等等的的影影响响，其其中中温温度度的的影影响响尤尤为为严严重重。因因此此在在测测量量精精度度要要求求高高的的场场合合，应应通通过过温温度度补补偿偿对对超超声波的传播速度进行校正，以减小误差。声波的传播速度进行校正，以减小误差。电源电路电源电路 本本机机使使用用一一种种电电源源：+5V+5V，硬硬件件设设计计中中采采用用自自带带电电源源方方式式。因因为为本本机机有有单单片片机机，还还有有许许多多逻逻辑辑芯芯片片，这这些些芯芯片片的的工工作作电电源源电电压压为为+5V+5V，所所以以电源中必须有电源中必须有+5V+5V电源。电源。单片机最小系统单片机最小系统其其作作用用主主要要是是为为了了保保证证单单片片机机系系统统能能正正常常工工作作。单单片片机机最最小小系系统统主主要要由时钟电路和复位电路组成。由时钟电路和复位电路组成。软件设计软件设计 只只要要计计算算出出从从发发出出超超声声波波信信号号到到接接收收到到返返回回信信号号所所用用的的时时间间，就就可可算算出出超超声声波波发发生生器器与与反反射射物体的距离。物体的距离。总结总结u由于时间和其它客观上的原因，此次设计由于时间和其它客观上的原因，此次设计没有成功做出实物。但是对设计有一个很没有成功做出实物。但是对设计有一个很好的理论基础。设计的最终结果是使超声好的理论基础。设计的最终结果是使超声波测距仪能够产生超声波，实现超声波的波测距仪能够产生超声波，实现超声波的发送与接收，从而实现利用超声波方法测发送与接收，从而实现利用超声波方法测量物体间的距离量物体间的距离u大学本科的学习生活即将结束。在此，我大学本科的学习生活即将结束。在此，我要感谢所有曾经教导过我的老师和关心过要感谢所有曾经教导过我的老师和关心过我的同学，他们在我成长过程中给予了我我的同学，他们在我成长过程中给予了我很大的帮助。本文能够顺利完成，要特别很大的帮助。本文能够顺利完成，要特别感谢我的导师感谢我的导师XXX老师，感谢各位老师的老师，感谢各位老师的关心和帮助。关心和帮助。u最后向所有关心和帮助过我的人表示真心最后向所有关心和帮助过我的人表示真心的感谢。的感谢。致谢致谢