基于單片機(jī)的超聲波測距儀的設(shè)計設(shè)計

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1、目錄1.引言11.1設(shè)計的應(yīng)用前景11.2單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)概述11.3超聲波測距系統(tǒng)概述21.4本設(shè)計任務(wù)主要要求32.超聲波測距原理32.1超聲波的基本理論32.2超聲波測距系統(tǒng)原理43.系統(tǒng)主要硬件電路設(shè)計53.1超聲波測距系統(tǒng)電路總體設(shè)計方案53.2超聲波發(fā)射和接收電路的設(shè)計63.3單片機(jī)主機(jī)系統(tǒng)電路84.系統(tǒng)軟件設(shè)計124.1系統(tǒng)程序的結(jié)構(gòu)124.2系統(tǒng)主程序134.340KHZ超聲波發(fā)送子程序144.4DS18B20溫度采集程序154.5距離計算子程序154.6數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換子程序154.7LCD顯示子程序164.8基于PROTEUS的軟件仿真175.后續(xù)研究工作185.1超聲

2、波發(fā)射波形的改進(jìn)185.2樣機(jī)的制作185.3進(jìn)一步研究系統(tǒng)的抗干擾性能18致謝19參考文獻(xiàn)19附錄2132基于單片機(jī)的超聲波測距儀的設(shè)計摘要利用超聲波測距原理,出于低成本、高精度的目的,提出了一種基于AT89S52的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的設(shè)計方案。硬件部分采用AT89S52單片機(jī)作為控制器,主要有超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、溫度檢測電路、LCD顯示電路和報警電路。在分析超聲波測距原理的基礎(chǔ)上,給出了實現(xiàn)超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的硬件設(shè)計電路圖和軟件設(shè)計流程圖。該系統(tǒng)測量精度為1cm,測量范圍為0.50-4.00m,完全能夠滿足汽車倒車系統(tǒng)的設(shè)計要求。關(guān)鍵字單片機(jī)超聲波溫度補(bǔ)償測距L

3、CD顯示角度補(bǔ)償1.引言1.1設(shè)計的應(yīng)用前景目前國內(nèi)一般使用專用集成電路設(shè)計超聲波測距儀,但是專用集成電路的成本很高,并且顯示距離也比較困難,操作使用也不是很方便。而本設(shè)計研究的測距儀成本低廉,性能優(yōu)良,市場前景極為廣闊。在整個倒車過程中自動測量車尾到最近障礙物的距離,并用數(shù)字顯示出來,在倒車到極限距離時會發(fā)出警告聲,提醒駕駛員注意剎車。本設(shè)計可望成為駕駛員特別是貨車以及公共汽車駕駛員的好幫手,可有效的減少和避免那些視野不良的大型汽車,如集裝箱車、載貨車、公共汽車等倒車交通事故。1.2單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)概述單片機(jī)的出現(xiàn)及發(fā)展使計算機(jī)技術(shù)從通用型數(shù)值計算領(lǐng)域進(jìn)入到智能化的控制領(lǐng)域。從此

4、,計算機(jī)技術(shù)在兩個重要領(lǐng)域——通用計算機(jī)領(lǐng)域和嵌入式計算機(jī)領(lǐng)域都得到了極其重要的發(fā)展,并正在深深地改變著我們的社會。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計包括單片機(jī)基本擴(kuò)展、外圍電路設(shè)計和程序設(shè)計、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境、系統(tǒng)可靠性設(shè)計、電磁兼容性設(shè)計等內(nèi)容。通常開發(fā)一個單片機(jī)系統(tǒng)的步驟如下:圖1技術(shù)路線321.3超聲波測距系統(tǒng)概述隨著社會的發(fā)展,人們對距離或長度測量的要求越來越高。目前測量距離可以采用波在介質(zhì)中的傳播速度和時間關(guān)系進(jìn)行測量。常用的技術(shù)主要有激光測距、微波雷達(dá)測距和超聲波測距三種。激光和雷達(dá)測距儀造價偏高,不利于廣泛的普及應(yīng)用,在某些應(yīng)用領(lǐng)域有其局限性。超聲波測距由于其能進(jìn)行非接觸

5、測量和相對較高的精度,越來越被人們所重視。展望未來,超聲波測距儀作為一種新型的非常有用的工具在各方面都將有很大的發(fā)展空間,它將朝著更高定位、更高精度的方向發(fā)展,以滿足日益發(fā)展的社會需求。由于超聲波具有指向性好、能量損耗低、傳播距離較遠(yuǎn)、不易受外界環(huán)境影響和對被測目標(biāo)無損害等特點,利用超聲波測量距離就可以解決傳統(tǒng)測量方法中遇到的問題。利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡單、易于做到實時控制,并且在測量精度方面能達(dá)到工業(yè)實用的要求,因此超聲波測量距離技術(shù)在工業(yè)控制、勘探測量、機(jī)器人定位和安全防范等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。超聲波測距電路可以由傳統(tǒng)的模擬或者數(shù)字電路構(gòu)建,但是基于這些傳

6、統(tǒng)電路構(gòu)建的系統(tǒng)往往可靠性差,調(diào)試?yán)щy,可擴(kuò)展性差,所以基于單片機(jī)的超聲波測距系統(tǒng)被廣泛的應(yīng)用。通過簡單的外圍電路發(fā)生和接收超聲波,單片機(jī)通過采樣獲取到超聲波的傳播時間,用軟件來計算出距離,并且可以采集環(huán)境溫度進(jìn)行測距補(bǔ)償,其測量電路小巧,精度高,反映速度快,可靠性好。超聲波測距適用于高精度的中長距離測量,超聲波在標(biāo)準(zhǔn)空氣中的傳播速度為331.45m/s,由單片機(jī)計時,單片機(jī)使用12.0MHz晶振,所以此系統(tǒng)的測量精度在理論上可以達(dá)到毫米級。本文設(shè)計的倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)就是利用超聲波的上述特性做到對倒車距離實時和高精度的檢測,同時,此系統(tǒng)成本低、設(shè)計簡單、精度和穩(wěn)定性好,有望得到廣泛的

7、應(yīng)用,從而減少交通事故的發(fā)生。1.4本設(shè)計任務(wù)主要要求(1)設(shè)計一個以單片機(jī)為核心的超聲波測距儀,可以應(yīng)用于汽車倒車、工業(yè)現(xiàn)場的位置監(jiān)控;(2)測量范圍在0.50~4.00m,測量精度1cm;(3)測量時與被測物無直接接觸,能夠清晰穩(wěn)定地顯示測量結(jié)果。2.超聲波測距原理2.1超聲波的基本理論32超聲波技術(shù)是一門以物理、電子、機(jī)械、以及材料科學(xué)為基礎(chǔ)的、各行各業(yè)都可使用的通用技術(shù)之一。超聲波技術(shù)是通過超聲波的產(chǎn)生、傳播以及接收的物理過程完成的。該技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)中,對提高產(chǎn)品質(zhì)量,保

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