《超聲波測距》PPT課件

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1、組員：葉現(xiàn)中余永祥陳海洋組長：葉現(xiàn)中指導(dǎo)教師：范江波聯(lián)系電話：15239838532超聲波測距儀的設(shè)計與制作主要內(nèi)容1.基于51單片機的超聲波測距儀的設(shè)計背景2.超聲波測距儀的功能介紹3.超聲波測距儀的功能實現(xiàn)方法4.結(jié)束語5.致謝超聲波測距儀的設(shè)計背景隨著社會的發(fā)展，人們對距離或長度測量的要求越來越高。超聲波測距由于其能進行非接觸測量和相對較高的精度，越來越被人們所重視。超聲波測距系統(tǒng)設(shè)計框圖控制系統(tǒng)的組成1.控制系統(tǒng)主要由微處理器（ATMEL公司的AT89C51單片機）2.時鐘電路（采用12MHz的無源晶體振蕩器）3.直流電源（直流5V的電源）4

2、.顯示器件（四位數(shù)碼管顯示）超聲波系統(tǒng)的電源電路單片機系統(tǒng)及顯示電路單片機采用89S51或其兼容系列。采用12MHz高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定的時鐘頻率，減小測量誤差。單片機用P1.0端口輸出超聲波轉(zhuǎn)化器所需的40KHz方波信號，利用外中斷0口檢測超聲波接受電路輸出的返回信號。顯示電路采用簡單實用的4位共陽LED數(shù)碼管，段碼用74LS244驅(qū)動，位碼用PNP三極管驅(qū)動。單片機系統(tǒng)及顯示電路超聲波接收電路超聲波接收部分采用集成芯片CX20106A，這是一款紅外線檢波接收的專用芯片。內(nèi)部電路由前置放大器、自動偏置電平控制電路、限幅放大器、帶通濾波器、峰值檢波器

3、和整形輸出電路組成?？梢岳盟鳛槌暡z測電路。接收的回波信號先經(jīng)過前置放大器和限幅放大器，將信號調(diào)整到合適的幅值；再經(jīng)過帶通濾波器濾波得到有用信號，濾除干擾信號；最后由峰值檢波器和整形電路輸出到鎖相環(huán)路，實現(xiàn)準(zhǔn)確的計時。超聲波發(fā)射電路系統(tǒng)方案分析與論證影響精度的因素分析根據(jù)超聲波測距式(1)可知測距的誤差主要是由超聲波的傳播速度誤差和測量距離傳播的時間誤差引起的。對于時間誤差主要由發(fā)送計時點和接收計時點準(zhǔn)確性確定，為了能夠提高計時點選擇的準(zhǔn)確性，本文提出了對發(fā)射信號和加收信號通過校正的方式來實現(xiàn)準(zhǔn)確計時。此外，當(dāng)要求測距誤差小于1mm時，假定超聲波速度

4、C=340m／s(25℃室溫)，使用的12MHz晶體作時鐘基準(zhǔn)的89C51單片機定時器能方便的計數(shù)到1μs的精度，因此系統(tǒng)采用AT89S51的定一時器能保證時間誤差在1mm的測量范圍內(nèi)。時間差值精度達到微秒級，就能保證測距誤差小于1mm的誤差。因此可忽略聲速的傳播誤差。超聲波的傳播速度主要受空氣密度所的影響，空氣的密度越高則超聲波的傳播速度就越快，而空氣的密度又與溫度有著密切的關(guān)系。溫度與超聲波的速度之間的近似公式為：式中：C0為零度時的聲波速度332m／s；T為實際溫度(℃)。由此可見，測量精度與溫度有著直接的關(guān)系，本文采用DS18B20溫度傳感器，對外

5、界溫度進行測量，并在軟件中實現(xiàn)溫度補償。DXP2004簡介DXP2004，它是完全一體化電子產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)的一個新版本，也是業(yè)界第一款也是唯一一種完整的板級設(shè)計解決方案。DXP2004是業(yè)界首例將設(shè)計流程、集成化PCB設(shè)計、可編程器件（如FPGA）設(shè)計和基于處理器設(shè)計的嵌入式軟件開發(fā)功能整合在一起的產(chǎn)品，一種同時進行PCB和FPGA設(shè)計以及嵌入式設(shè)計的解決方案，具有將設(shè)計方案從概念轉(zhuǎn)變?yōu)樽罱K成品所需的全部功能。超聲波控制系統(tǒng)電路圖超聲波電路印制板圖超聲波控制系統(tǒng)的功能此圖為簡易的超聲波測距儀，制作簡單。多用于測量兩物體之間的距離控制系統(tǒng)軟件流程圖超聲波測距系

6、統(tǒng)的軟件設(shè)計軟件開發(fā)環(huán)境的簡介keilC51KeilC51是美國KeilSoftware公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。KeilC51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到KeilC51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。ceilC51的開發(fā)界面STC-ISPV3.1軟件下載界面結(jié)語應(yīng)用本系統(tǒng)3mm～20m內(nèi)的目標(biāo)做了多次測量，測量結(jié)果為，其最大誤差為1.5mm，且重復(fù)性好?？梢?/p>

7、基于單片機設(shè)計的超聲波測距系統(tǒng)具有硬件結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、測量誤差小等特點。因此，它可用于許多對測量要求精度高，測量范圍適當(dāng)?shù)脑O(shè)備和各種檢測系統(tǒng)中。致謝感謝大學(xué)四年里教過我的老師，不僅讓我學(xué)到了許多專業(yè)知識，更讓我知道有嚴(yán)謹(jǐn)和勤奮的學(xué)習(xí)態(tài)度，堅忍不拔的精神是多么重要，最重要的是對人生的態(tài)度。感謝我的導(dǎo)師對我畢業(yè)設(shè)計的悉心指導(dǎo)，提出了很好的建議和提供很多幫助。最后，感謝辯組的老師，謝謝！