超聲波傳感器測距離

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1、目錄一、課程設計任務書2二．超聲波傳感器測距原理42.1超聲波傳感器42.2超聲波測距原理概述5三．系統(tǒng)總體設計方案6四．系統(tǒng)的硬件結構設計84.1單片機最小系統(tǒng)原理概述84.2超聲波發(fā)射電路144.3超聲波檢測接收電路144.4超聲波測距系統(tǒng)的顯示電路設計154.5PROTUES仿真硬件電路圖15五．系統(tǒng)軟件的設計165.1超聲波測距儀的算法設計165.2程序流程圖165.3主程序設計185.4定時中斷服務子程序設計185.5超聲波發(fā)生子程序和超聲波接收中斷程序設計19六．調試結果20七．系統(tǒng)誤差來源及解決方案分析22八．收獲體會23參考文獻24附錄一超聲波測距電路原理圖25附錄二程

2、序清單26附錄三元件清單3636一、課程設計任務書《智能儀器綜合設計》課程設計任務書題目：超聲波測距系統(tǒng)設計一、課程設計任務超聲波測距主要應用于倒車雷達、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場，如液位、井深、管道長度等場合。超聲波測距的原理是，發(fā)射器發(fā)射出超聲波，遇到被測物體后返回聲波由接收器接收，測量出超聲波發(fā)射和接收到回波的時間差，超聲波波速與時間差乘積的一半即為被測距離。該超聲波測距系統(tǒng)以AT89S52單片機為核心進行設計。二、課程設計目的通過本次課程設計使學生掌握：1）智能儀器的一般設計、實現(xiàn)方法；2）超聲波傳感器測距的工作原理；3）智能儀器設計的實際調試技巧。從而提高學生對智能儀器的設

3、計和調試能力。三、課程設計內(nèi)容和要求1、掌握超聲波傳感器的測距原理，測量結果數(shù)顯；2、根據(jù)超聲波測距原理，設計超聲波測距系統(tǒng)的硬件結構電路并畫出原理圖；3、用PROTUES對所設計的系統(tǒng)進行仿真；4、給出軟件設計流程圖；5、系統(tǒng)軟硬件連調，給出該測距系統(tǒng)的性能指標，并對產(chǎn)生的誤差進行分析。四、課程設計報告要求報告中提供如下內(nèi)容：　　1、目錄2、正文（1）課程設計任務書；（2）超聲波傳感器測距原理；（3）系統(tǒng)總體設計方案；（4）超聲波測距系統(tǒng)硬件電路的設計，包含發(fā)射電路、接收電路和顯示模塊的設計，用PROTEL軟件繪制硬件原理圖并列出器件清單，用PROTUES仿真；（5）軟件設計：程序流

4、程圖及清單（子程序不提供清單，但應列表反映每一個子程序的名稱及其功能）；（6）調試結果：各個關鍵點波形和實測數(shù)據(jù)組；（7）系統(tǒng)誤差來源及解決方案分析；3、收獲、體會4、參考文獻36五、課程設計進度安排周次工作日工作內(nèi)容第一周1布置課程設計任務，查找相關資料2熟悉智能儀器綜合實驗平臺所提供的相關資源3完成總體設計方案4畫出硬件原理圖并進行仿真5完成硬件接線，編寫程序并調試第二周1編寫程序并調試2編寫程序并調試3編寫程序并調試及準備課程設計報告4完成課程設計報告并于下午兩點之前上交5答辯本課題共需兩周時間七、課程設計考核辦法本課程設計滿分為100分，從課程設計平時表現(xiàn)、課程設計報告及課程設

5、計答辯三個方面進行評分，其所占比例分別為20%、40%、40%。36二．超聲波傳感器測距原理2.1超聲波傳感器超聲波是由機械振動產(chǎn)生的，可以在不同的介質中以不同的速度傳播，其頻率高于20KHz。由于超聲波指向性強，能量消耗緩慢，在介質中傳播距離遠，因而超聲波可以用于距離的測量，如測距儀和物位測量儀等都可以通過超聲波來實現(xiàn)。超聲波測距是一種非接觸式的檢測電路，因而利用超聲波檢測距離，設計比較方便，計算處理也較簡單，并且在測量精度方面也能達到要求。由于超聲波指向性強，能量消耗緩慢，在介質中傳播的距離較遠，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測量。利用超聲波檢測距離，設計比較方便，計算處理也較簡單，并且

6、在測量精度方面也能達到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等自動化的使用要求。超聲波發(fā)射器如今有兩類，一類是用電氣方式產(chǎn)生超聲波，一類是用機械方式產(chǎn)生超聲波。電氣方式包括壓電型、磁致伸縮型和電動型等；機械方式有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。它們所產(chǎn)生的超聲波的頻率、功率和聲波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前較為常用的是壓電式超聲波發(fā)生器。本系統(tǒng)選用的是壓電式超聲波傳感器。它是利用壓電效的應原理，壓電效應有逆效應和順效應，實際上是利用壓電晶體的諧振來工作的。超聲波發(fā)生器它有兩個壓電晶片和一個共振板,當它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時，壓電晶片將會發(fā)生共振，并帶動共振板振動，便產(chǎn)生超聲波。

7、反之，如果兩電極間未外加電壓，當共振板接收到超聲波時，將壓迫壓電晶片作振動，將機械能轉換為電信號，這時它就成為超聲波接收器了。發(fā)射器發(fā)出的超聲波以速度υ在空氣中傳播，在到達被測物體時被反射返回，由由接收器接收，其往返時間為t，由s=vt/2即可算出被測物體的距離。由于超聲波也是一種聲波，其聲速v與溫度有關，表2.1列出了幾種不同溫度下的聲速。在使用時，如果溫度變化不大，則可認為聲速是基本不變的。如果測距精度要求很高，則應通過溫度補償?shù)姆椒右孕?/p>