基于超聲波的測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

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1、西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書目錄1前言11.1課題設(shè)計(jì)目的及意義11.1.1設(shè)計(jì)的目的11.1.2設(shè)計(jì)的意義11.2超聲波測(cè)距技術(shù)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀11.2.1發(fā)展歷史11.2.2研究現(xiàn)狀21.3本課題研究的主要內(nèi)容22總體方案設(shè)計(jì)42.1方案比較42.1.1方案一雷達(dá)測(cè)距系統(tǒng)42.1.2方案二激光測(cè)距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)42.1.3方案三基于單片機(jī)的超聲測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)52.2方案論證72.3方案選擇73單元模塊設(shè)計(jì)83.1各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計(jì)83.1.1單片機(jī)主機(jī)控制電路83.1.2復(fù)位電路93.1.3時(shí)鐘電路103.1.4按鍵電路103.1.5蜂

2、鳴器電路113.1.6液晶顯示電路113.1.7溫度采集DS18B20電路133.1.8超聲波發(fā)射電路設(shè)計(jì)143.1.9超聲波接收電路設(shè)計(jì)143.1.10HR-SR04超聲波集成模塊153.1.11電源電路163.2特殊器件的介紹173.2.1超聲波傳感器173.2.21602字符型液晶顯示器193.2.3溫度傳感器DS18B20233.2.4CX20106A芯片244軟件設(shè)計(jì)264.1說(shuō)明軟件設(shè)計(jì)原理及設(shè)計(jì)所用工具264.2軟件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖274.3主要軟件設(shè)計(jì)流程框圖284.3.1程序流程框圖及說(shuō)明28西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書4.3.

3、2系統(tǒng)主程序294.3.340KHz超聲波發(fā)送程序304.3.4超聲波的接受和處理程序304.3.5DS18B20溫度采集程序304.3.6距離計(jì)算程序314.3.7數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序324.3.8LCD顯示程序325系統(tǒng)調(diào)試335.1軟件調(diào)試335.2硬件調(diào)試356結(jié)論387總結(jié)與體會(huì)398謝辭409參考文獻(xiàn)41附錄：42附錄1：原理圖42附錄2：43西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書1前言1.1課題設(shè)計(jì)目的及意義隨著科學(xué)技術(shù)越來(lái)越快的發(fā)展，超聲波在測(cè)距系統(tǒng)中的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣泛。但是對(duì)于目前的發(fā)展速度來(lái)說(shuō)，人們可以利用的測(cè)距技術(shù)還十分有限。因此，這

4、是一個(gè)正在迅速發(fā)展而又有無(wú)限前景的技術(shù)及產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。面向未來(lái)，超聲波測(cè)距系統(tǒng)作為一種新型的測(cè)量工具在各領(lǐng)域都將有很大的發(fā)展空間，它將朝著更加高定位高精度的方向發(fā)展，滿足日益發(fā)展的社會(huì)需求。不用懷疑，無(wú)線的超聲波測(cè)距系統(tǒng)將向自動(dòng)化智能化靠攏，與其他的測(cè)距系統(tǒng)集成和融合，形成多類型測(cè)距儀。隨著測(cè)距系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)步，測(cè)距系統(tǒng)將從具有單一的判斷功能發(fā)展到具有學(xué)習(xí)功能，最終發(fā)展到具有創(chuàng)造力。在不久的將來(lái)，面貌一新的測(cè)距系統(tǒng)將對(duì)人類更加有益的方向發(fā)展。1.1.1設(shè)計(jì)的目的1.1.2設(shè)計(jì)的意義隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們生活水平的提高，城市發(fā)展建設(shè)加快，城

5、市給排水系統(tǒng)也有較大發(fā)展，其狀況不斷改善。但是，由于歷史原因、自然災(zāi)害等許多不可預(yù)見(jiàn)因素，城市給排水系統(tǒng)，特別是排水系統(tǒng)往往要比城市建設(shè)要落后許多。因此，經(jīng)常出現(xiàn)開挖已經(jīng)建設(shè)好的建筑設(shè)施來(lái)改造排水系統(tǒng)的事件。城市污水給人們的生活環(huán)境帶來(lái)了困擾。因此，涵洞的排污疏通對(duì)城市給排水系統(tǒng)的污水處理，人們生活的舒適程度顯得非常重要。而設(shè)計(jì)研制涵洞排水疏通移動(dòng)機(jī)器人的自動(dòng)控制系統(tǒng)，保證機(jī)器人在涵洞中自由排污疏通，是涵洞排污疏通機(jī)器人的設(shè)計(jì)研制的核心部分?？刂葡到y(tǒng)核心部分就是超聲波測(cè)距系統(tǒng)的研制。因此，設(shè)計(jì)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)就顯得非常重要了。這就是我

6、設(shè)計(jì)超聲波測(cè)距系統(tǒng)的意義。1.2超聲波測(cè)距技術(shù)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀超聲波測(cè)距技術(shù)作為檢測(cè)技術(shù)的重要手段之一，在其發(fā)展過(guò)程中起著重要的作用。由于超聲波信號(hào)具有高頻特性，此技術(shù)早期僅僅使用模擬量信號(hào)的分析，大部分檢測(cè)設(shè)備僅有A掃描形式，需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行人工分析才能得出正確的結(jié)論，對(duì)分析人員的專業(yè)要求較高。因此，人為因素對(duì)測(cè)量的結(jié)果影響較大，并且波形也不容易被記錄和保存，不適宜完成自動(dòng)化檢測(cè)。?八十年代后期，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和高速器件的不斷發(fā)展，使超聲波信號(hào)的數(shù)字化采集和分析能夠得以實(shí)現(xiàn)。目前國(guó)內(nèi)也陸陸續(xù)續(xù)出現(xiàn)了各類數(shù)字化超聲波測(cè)距設(shè)備，并已1.2.1

7、發(fā)展歷史第42頁(yè)西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書成為超聲波檢測(cè)的發(fā)展方向。目前國(guó)內(nèi)外在超聲波檢測(cè)領(lǐng)域都向著數(shù)字化方向發(fā)展，數(shù)字式超聲波測(cè)距系統(tǒng)的發(fā)展速度很快。國(guó)內(nèi)近幾年也相繼出現(xiàn)了許多數(shù)字式超聲波儀器和分析系統(tǒng)。隨著測(cè)距技術(shù)研究的不斷深入，對(duì)超聲測(cè)距系統(tǒng)功能要求越來(lái)越高，單數(shù)碼顯示的超聲測(cè)距系統(tǒng)會(huì)帶來(lái)較大的測(cè)試誤差。進(jìn)一步要求以后生產(chǎn)的超聲測(cè)距系統(tǒng)能夠具有雙顯及內(nèi)帶有單板機(jī)的微處理功能。隨后具有檢測(cè)，記錄，存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)處理與分析等多項(xiàng)功能的智能化檢測(cè)分析儀相繼研制成功。超聲測(cè)距系統(tǒng)研制呈現(xiàn)一派繁榮景象。其中，煤炭科學(xué)研究院研制2000A型超聲分析

8、檢測(cè)儀，是一種內(nèi)帶微處理器的智能化測(cè)量?jī)x器，全部操作都處于微處理器的控制管理之下，所有測(cè)量值，處理結(jié)果，狀態(tài)信息都在顯像管上顯示出來(lái)，并可接微型打印機(jī)打印。其數(shù)字和波形都比較清晰穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單，可靠性高，具有斷電存儲(chǔ)功能