《超聲波測(cè)距》PPT課件(I)

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1、組員：葉現(xiàn)中余永祥陳海洋組長(zhǎng)：葉現(xiàn)中指導(dǎo)教師：范江波聯(lián)系電話：15239838532超聲波測(cè)距儀的設(shè)計(jì)與制作主要內(nèi)容1.基于51單片機(jī)的超聲波測(cè)距儀的設(shè)計(jì)背景2.超聲波測(cè)距儀的功能介紹3.超聲波測(cè)距儀的功能實(shí)現(xiàn)方法4.結(jié)束語(yǔ)5.致謝超聲波測(cè)距儀的設(shè)計(jì)背景隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)距離或長(zhǎng)度測(cè)量的要求越來(lái)越高。超聲波測(cè)距由于其能進(jìn)行非接觸測(cè)量和相對(duì)較高的精度，越來(lái)越被人們所重視。超聲波測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jī)）2.時(shí)鐘電路（采用12MHz的無(wú)源晶體振蕩器）3.直流電源（直流5V的電源）4.顯示器件（四位數(shù)碼管顯

2、示）超聲波系統(tǒng)的電源電路單片機(jī)系統(tǒng)及顯示電路單片機(jī)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(shí)鐘頻率，減小測(cè)量誤差。單片機(jī)用P1.0端口輸出超聲波轉(zhuǎn)化器所需的40KHz方波信號(hào)，利用外中斷0口檢測(cè)超聲波接受電路輸出的返回信號(hào)。顯示電路采用簡(jiǎn)單實(shí)用的4位共陽(yáng)LED數(shù)碼管，段碼用74LS244驅(qū)動(dòng)，位碼用PNP三極管驅(qū)動(dòng)。單片機(jī)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(dòng)偏置電平控制電路、限幅放大器、帶通濾波器、峰值檢波器和整形輸出電路組成?？梢岳盟鳛槌暡z測(cè)電路

3、。接收的回波信號(hào)先經(jīng)過前置放大器和限幅放大器，將信號(hào)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(hào)，濾除干擾信號(hào)；最后由峰值檢波器和整形電路輸出到鎖相環(huán)路，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的計(jì)時(shí)。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(cè)距式(1)可知測(cè)距的誤差主要是由超聲波的傳播速度誤差和測(cè)量距離傳播的時(shí)間誤差引起的。對(duì)于時(shí)間誤差主要由發(fā)送計(jì)時(shí)點(diǎn)和接收計(jì)時(shí)點(diǎn)準(zhǔn)確性確定，為了能夠提高計(jì)時(shí)點(diǎn)選擇的準(zhǔn)確性，本文提出了對(duì)發(fā)射信號(hào)和加收信號(hào)通過校正的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確計(jì)時(shí)。此外，當(dāng)要求測(cè)距誤差小于1mm時(shí)，假定超聲波速度C=340m／s(25℃室溫)，使用的12MHz晶體作時(shí)鐘基準(zhǔn)的89C5

4、1單片機(jī)定時(shí)器能方便的計(jì)數(shù)到1μs的精度，因此系統(tǒng)采用AT89S51的定一時(shí)器能保證時(shí)間誤差在1mm的測(cè)量范圍內(nèi)。時(shí)間差值精度達(dá)到微秒級(jí)，就能保證測(cè)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(shí)的聲波速度332m／s；T為實(shí)際溫度(℃)。由此可見，測(cè)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(duì)外界溫度進(jìn)行測(cè)量，并在軟件中實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償。DXP2004簡(jiǎn)介DXP2004，它是完全一體化電子產(chǎn)品

5、開發(fā)系統(tǒng)的一個(gè)新版本，也是業(yè)界第一款也是唯一一種完整的板級(jí)設(shè)計(jì)解決方案。DXP2004是業(yè)界首例將設(shè)計(jì)流程、集成化PCB設(shè)計(jì)、可編程器件（如FPGA）設(shè)計(jì)和基于處理器設(shè)計(jì)的嵌入式軟件開發(fā)功能整合在一起的產(chǎn)品，一種同時(shí)進(jìn)行PCB和FPGA設(shè)計(jì)以及嵌入式設(shè)計(jì)的解決方案，具有將設(shè)計(jì)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(jiǎn)易的超聲波測(cè)距儀，制作簡(jiǎn)單。多用于測(cè)量?jī)晌矬w之間的距離控制系統(tǒng)軟件流程圖超聲波測(cè)距系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)軟件開發(fā)環(huán)境的簡(jiǎn)介keilC51KeilC51是美國(guó)KeilSoftware公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)

6、言軟件開發(fā)系統(tǒng)。KeilC51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到KeilC51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。ceilC51的開發(fā)界面STC-ISPV3.1軟件下載界面結(jié)語(yǔ)應(yīng)用本系統(tǒng)3mm～20m內(nèi)的目標(biāo)做了多次測(cè)量，測(cè)量結(jié)果為，其最大誤差為1.5mm，且重復(fù)性好?？梢娀趩纹瑱C(jī)設(shè)計(jì)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)具有硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、測(cè)量誤差小等特點(diǎn)。因此，它可用于許多對(duì)測(cè)量要求精度高，測(cè)量范圍適當(dāng)?shù)脑O(shè)備和各種檢測(cè)系統(tǒng)

7、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(shí)，更讓我知道有嚴(yán)謹(jǐn)和勤奮的學(xué)習(xí)態(tài)度，堅(jiān)忍不拔的精神是多么重要，最重要的是對(duì)人生的態(tài)度。感謝我的導(dǎo)師對(duì)我畢業(yè)設(shè)計(jì)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！