超聲波測距儀設計論文

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1、超聲波測距儀設計畢業(yè)論文目錄第1章緒論11.1課題背景及設計意義11.2本課題研究的主要內(nèi)容2第2章系統(tǒng)方案論證42.1超聲波測距儀的設計原理42.2超聲波測距技術選型42.3控制器選型62.3.1單片機選型72.3.2AT89S51主要性能參數(shù)及功能82.4超聲波發(fā)生器選型82.5超聲波接收傳感器選型92.6顯示單元選型92.7語音播報電路選型102.8溫度傳感器的選型10第3章系統(tǒng)的硬件結構設計123.1單片機最小系統(tǒng)123.2超聲波發(fā)射電路133.3超聲波檢測接收電路153.4顯示單元電路163.5語音播報電路183.

2、6電源電路設計20第4章系統(tǒng)的軟件設計224.1超聲波測距儀的算法分析224.2主程序流程圖224.3超聲波發(fā)生子程序和超聲波接收程序242第5章系統(tǒng)調(diào)試仿真265.1PROTEUS軟件簡介265.2仿真調(diào)試結果27第6章總結與展望29參考文獻30致謝31附錄程序清單322第1章緒論利用超聲波作為定位技術是蝙蝠等一些無目視能力的生物作為防御及捕捉獵物生存的手段，也就是由生物體發(fā)射不被人們聽到的超聲波(20kHz以上的機械波)，借助空氣媒質(zhì)傳播由被待捕捉的獵物或障礙物反射回來的時間間隔長短與被反射的超聲波的強弱判斷獵物性質(zhì)或障

3、礙位置的方法。本文闡述的是利用超聲波進行一些特殊場合距離測試。1.1課題背景及設計意義隨著科學技術的快速發(fā)展，超聲波將在測距儀中的應用越來越廣。但就目前的急速水平來說，人們可以具體利用的測距技術還十分有限，因此，這是一個正在蓬勃發(fā)展而又有無限前景的技術及產(chǎn)業(yè)領域。展望未來，超聲波測距儀作為一種新型的非常重要有用的工具在各方面都將有很大的發(fā)展空間，它將朝著更加高定位高精度的方向發(fā)展，滿足日益發(fā)展的社會需求。但是，由于歷史原因合成時間的許多不可預見因素，城市給排水系統(tǒng)，特別是排水系統(tǒng)往往落后于城市建設。因此，經(jīng)常出現(xiàn)開挖已經(jīng)建設

4、好的建筑設施來改造排水系統(tǒng)的現(xiàn)象。城市污水給人們帶來了困擾，因此，箱涵的排污疏通對打城市給排水系統(tǒng)污水處理，人們生活舒適顯得非常重要。而設計研制箱涵排水疏通移動機器人的自動控制系統(tǒng)，保證機器人在箱涵中自由排污疏通，是箱涵排污疏通機器人的設計研制的核心部分?？刂葡到y(tǒng)核心部分就是超聲波測距儀的研制。因此，設計好的超聲波測距儀就顯得非常重要了。這就是我設計超聲波測距儀的意義。超聲的研究和發(fā)展，與媒質(zhì)中超聲的產(chǎn)生和接收的研究密切相關。1883年Galton首次制成超聲氣哨，其原理是將壓縮氣體經(jīng)過狹縫噴嘴形成氣流，吹動圓形刀口振動形成

5、共振腔，從而產(chǎn)生超聲。此后又出現(xiàn)了各種形式的汽笛和液哨等機械型超聲換能器。由于這類換能器成本低，所以經(jīng)過不斷改進，至今仍廣泛地用于超聲處理技術中。20世紀初，電子學的發(fā)展使人們能利用某些材料的壓電效應和磁致伸縮效應制成各種機電換能器。1917年，法國物理學家PaulLangevin用天然壓電石英制成了夾心式超聲換能器，并成功地應用于水下探測潛艇。隨著軍事和國民經(jīng)濟各部門中超聲應用的不斷發(fā)展，又出現(xiàn)更大超聲功率的磁致伸縮換能器，以及各種不同用途的電動型、電磁力型、靜電型等多種超聲換能器[1]。31材料科學的發(fā)展，使得應用廣泛的

6、壓電換能器也由天然壓電晶體發(fā)展到機電耦合系數(shù)高、價格低廉、性能良好的壓電陶瓷、人工壓電單晶、壓電半導體以及塑料壓電薄膜(PVDF)[2]等。產(chǎn)生和檢測超聲波的頻率，也由幾十千赫提高到上千兆赫。產(chǎn)生和接收的波型也由單純的縱波擴大為橫波、扭轉波、彎曲波、表面波等。如頻率為幾十兆赫到上千兆赫的微型表面波都己成功地用于雷達、電子通信和成像技術等方面。利用超聲波作為定位技術是蝙蝠等一些無目視能力的生物作為防御及捕捉獵物生存的手段，也就是由生物體發(fā)射不被人們聽到的超聲波(20kHz)以上的機械波)，借助空氣媒質(zhì)傳播由被待捕捉的獵物或障礙

7、物反射回來的時間間隔長短與被反射的超聲波的強弱判斷獵物性質(zhì)或障礙位置的方法。由于超聲波的速度相對于光速要小的多，其傳播時間就比較容易檢測，并且易于定向發(fā)射，方向性好，強度好控制，因而人類采用仿真技能利用超聲波測距。超聲波測距是一種利用聲波特性、電子計數(shù)、光電開關相結合來實現(xiàn)非接觸式距離測量的方法。它在很多距離探測應用中有很重要的用途，包括非損害測量、過程檢測、機器人檢測和定位、以及流體液面高度測量等。超聲波方法在某些方面具有突出的優(yōu)點：（1）超聲波對色彩、光照度不敏感，可用于識別透明及漫反射性差的物體(如玻璃、拋光體)；（2

8、）對外界光線和電磁場不敏感，可用于黑暗、有灰塵或煙霧、電磁干擾強、有毒等惡劣環(huán)境中；（3）超聲波傳感器結構簡單，體積小，費用低，信息處理簡單可靠，易于小型化和集成化。因此超聲檢測法己越來越引起人們的重視，被廣泛應用在液位測量、機械手控制、車輛自動導航、物體識別等方面。特別是在空氣測距中，由