超声波测距离设计报告
超声波测距报告(带报警)
目录一、超声波测距原理二、超声波测距模块介绍1.主控模块2.电源模块3.显示模块4.超声波模块5.扬声器模块三、超声波测距功能介绍四、超声波测距前景展望五、心得附：程序超声波测距(可报警)一、超声波测距原理超声波发射器定期发送超声波，遇到被测物体时发生反射，反射波经超声波接收器接收并转化为电信号，只要测出发送和接收的时间差t，即可测出超声测距装置到被测物体之间的距离S:S=c*t/2(式中c为超声波在空气中的传播速度，c=331.45*√（1+T/273.16)) 由此可见声速与温度的密切的关系。
在应用中，如果温度变化不大或者对测量要求不太高(例如汽车泊车定位系统)，则可认为声速是不变的，否则，必须进行温度补偿。
超声波传感器是超声测距核心部件，传感器按其工作介质可分气相、液相和固相传感器;按其发射波束宽度可分为宽波束和窄波束传感器;按其工作频率又可分为40kHz, 5OkHz等不同等级。
超声波在空气传播过程中，由于空气吸收衰减和扩散损失，声强随着传播距离的增大而衰减，而超声波的衰减随频率增大而成指数增加。
本设计选用气相、窄波束、40kHz的超声波传感器。
二、超声波测距模块介绍该产品共有五个模块，其中主控模块、电源模块、显示模块、扬声器模块集成在开发板上，超声波模块是外接的。
1.主控模块主要部分是51单片机。
51单片机是对目前所有兼容Intel 8031指令系统的单片机的统称。
该系列单片机的始祖是Intel的8031单片机，后来随着Flash rom技术的发展，8031单片机取得了长足的进展，成为目前应用最广泛的8位单片机之一，其代表型号是ATLEM公司的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中。
目前很多公司都有51系列的兼容机型推出，在目前乃至今后很长的一段时间内将占有大量市场。
51单片机是基础入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种。
需要注意的是52系列的单片机一般不具备自编程能力。
主要功能：·8位CPU·4kbytes 程序存储器(ROM) (52为8K)·256bytes的数据存储器(RAM) （52有384bytes的RAM）·32条I/O口线·111条指令，大部分为单字节指令·21个专用寄存器·2个可编程定时/计数器·5个中断源，2个优先级（52有6个）·一个全双工串行通信口·外部数据存储器寻址空间为64kB·外部程序存储器寻址空间为64kB·逻辑操作位寻址功能·双列直插40PinDIP封装·单一+5V电源供电CPU：由运算和控制逻辑组成，同时还包括中断系统和部分外部特殊功能寄存器；RAM：用以存放可以读写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据；ROM：用以存放程序、一些原始数据和表格；I/O口：四个8位并行I/O口，既可用作输入，也可用作输出；T/C：两个定时/记数器，既可以工作在定时模式，也可以工作在记数模式；五个中断源的中断控制系统；一个全双工UART（通用异步接收发送器）的串行I/O口，用于实现单片机之间或单片机与微机之间的串行通信；片内振荡器和时钟产生电路，石英晶体和微调电容需要外接。
超声波测距报告
项目：超声波测距仪的设计时间：2011/7/09-2011/7/21一、超声波测距的基本原理谐振频率高于20kHz的声波被称为超声波。
超声波为直线传播方式，频率越高，绕射能力越弱，但反射能力越强。
利用超声波的这种性能就可制成超声传感器，或称为超声换能器，它是一种既可以把电能转化为机械能、又可以把机械能转化为电能的器件或装置。
换能器在电脉冲激励下可将电能转换为机械能，向外发送超声波；反之，当换能器处在接收状态时，它可将声能(机械能)转换为电能。
1.1 超声波发生器为了利用超研究和利用声波，人们已经设计和制成了许多超声波发生器。
总体上讲，超声波发生器可以分为两大类：一类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波。
电气方式包括压电型、磁致伸缩型和电动型等；机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。
它们所产生的超声波的频率、功率和声波特性各不相同，因而用途也各不相同。
目前较为常用的是压电式超声波发生器。
1.2 压电式超声波发生器原理压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。
它有两个压电晶片和一个共振板。
当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。
反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收器了。
1.3 超声波测距原理超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。
超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：s=340t/2 最常用的超声测距的方法是回声探测法，超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时计数器开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物面阻挡就立即反射回来，超声波接收器收到反射回的超声波就立即停止计时。
超声波测距仪毕业设计
超声波测距仪毕业设计超声波测距仪毕业设计在现代科技的飞速发展下，越来越多的电子设备被应用于各个领域。
其中，超声波测距仪作为一种常见的测量设备，被广泛应用于工业、医疗、安防等领域。
本文将介绍一个基于超声波原理的毕业设计，旨在设计并制作一款高精度、高稳定性的超声波测距仪。
首先，我们需要了解超声波测距的原理。
超声波是指频率超过人耳能够听到的声音范围（20Hz-20kHz）的声波。
超声波测距仪利用超声波在空气中传播的特性，通过发射器发出超声波脉冲，然后接收器接收到反射回来的超声波，并计算出测距的距离。
在设计过程中，首先需要选择合适的超声波传感器。
传感器的选择直接影响到测距仪的精度和稳定性。
常见的超声波传感器有压电传感器和电容传感器两种。
压电传感器通过压电效应将电能转化为声能，而电容传感器则是通过测量电容的变化来实现测距。
根据设计需求，我们可以选择适合的传感器。
接下来，需要设计测距仪的硬件电路。
核心电路包括发射电路、接收电路和信号处理电路。
发射电路主要负责产生超声波脉冲信号，而接收电路则负责接收反射回来的超声波信号。
信号处理电路用于对接收到的信号进行滤波、放大和数字化处理。
这些电路的设计需要考虑电路的稳定性、抗干扰能力以及功耗等因素。
在硬件设计完成后，还需要进行软件编程。
软件编程主要包括信号的处理与计算。
首先，需要对接收到的信号进行滤波和放大，以提高信号的质量。
然后，根据超声波传播速度和信号的时间差，可以计算出测距的距离。
为了提高测距的精度，还可以对信号进行多次采样和平均处理。
除了基本的测距功能，我们还可以考虑添加其他功能，如数据存储、显示和通信等。
数据存储功能可以将测距数据保存在存储介质中，方便后续分析和处理。
显示功能可以将测距结果以数字或图形的形式显示出来，提高用户的使用体验。
通信功能可以实现与其他设备的数据传输，实现更多的应用场景。
在整个毕业设计过程中，除了硬件和软件的设计，还需要进行实验和测试。
实验可以验证设计的准确性和可行性。
超声波测距实验报告
超声波测距模块工作原理
超声波发射器发射 一组超声波脉冲
脉冲遇到物体后反 射回来
超声波接收器接收 反射回来的脉冲
通过计算发射和接 收脉冲之间的时间 差，得到物体与传 感器之间的距离
编写Arduino程序，控制 超声波传感器发送和接收 信号
连接Arduino板与电脑， 上传程序并运行
调整超声波传感器的角度 和位置，确保测量距离准 确
开始测量
准备超声波传感器和Arduino板 连接超声波传感器和Arduino板 编写程序，设置触发和接收引脚 启动Arduino板，开始测量距离
数据记录和处理
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
拓展应用场景：将超声波测距技术 应用于更多领域，如自动驾驶、智 能机器人等。
降低成本：通过优化设计和生产工艺， 降低超声波传感器和测距系统的成本， 使其更广泛地应用于各种领域。
感谢您的观看
汇报人：XX
实验步骤
准备实验器材
超声波传感器 添加标题
连接线 添加标题
添加标题 Arduino开发板
添加标题 面包板
跳线 添加标题
测量工具 添加标题
添加标题 电脑和软件
添加标题 实验环境
搭建实验装置
准备超声波传感器、 Arduino板、面包板、跳 线等材料
连接超声波传感器与 Arduino板的引脚
连接Arduino板与面包板 的引脚
学会使用超声波传感器进行距离测 量
学会分析实验数据，得出结论
掌握数据处理和分析技巧
学习如何使用超声波传感器进行距 离测量
单片机课程设计超声波测距离
超声波测距系 统的功耗：功 耗较低，适合
长时间使用
评估指标：包括测量精度、 响应速度、稳定性等
测试方法：采用标准测试方法， 如距离测量误差、响应时间等
改进建议：针对测试结果，提 出改进方案，如优化算法、提
高硬件性能等
评估结果：对改进后的系统性 能进行再次评估，确保达到预
期效果
总结与展望
课程设计目标：掌握超声波测距原 理，提高实践能力
提高稳定性：通过 优化硬件设计和软 件算法，提高系统 的稳定性
拓展应用领域：将 超声波测距技术应 用于更多领域，如 机器人、无人机等
感谢您的观看
汇报人：
测试条件：温度、湿度、光照、 噪音等
测试方法：静态测试、动态测 试、模拟测试等
准备测试环境：确保测 试环境无干扰，温度适
宜，湿度适中
连接测试设备：将超声 波测距系统与测试设备 连接，确保连接稳定
设定测试参数：设定测 试距离、测试次数、测
试精度等参数
启动测试：启动超声波 测距系统，开始测试
记录测试数据：记录测 试过程中的距离、时间、
超声波传感器通过发射超声波信号，接收反射信号，计算距离 超声波传感器由发射器、接收器和信号处理电路组成 发射器发出超声波信号，接收器接收反射信号，信号处理电路计算距离 超声波传感器的测量精度与发射频率、接收灵敏度、信号处理算法等因素有关
超声波测距原理：通过测量超声波在空气中的传播时间和距离，计算目标物体的距离 误差来源：超声波在空气中的传播速度、温度、湿度、气压等环境因素的影响 误差分析：通过实验数据，分析误差来源和影响程度，提出改进措施 误差补偿：通过软件或硬件方法，对误差进行补偿，提高测量精度
● 优势： a. 控制精度高：可以精确控制超声波发射和接收的时间 b. 响应速度快：可以快速响应超声波信号的变化 c. 功耗低：适合长时间连续工作 d. 体积小：便于携带和安装
超声波测距离报告
传感器与检测技术大作业报告项目：基于A T89C51的超声波测距传感器班级：08交通设备信息工程2班日期：2011年5月24日目录一系统实现原理及功能 (2)实现功能 (3)二、系统设计方案 (3)硬件设计 (3)主要芯片功能介绍 (4)系统软件设计 (6)二、误差分析 (11)三、实验心得 (11)四、参考文献 (12)一系统实现原理及功能当单片机控制超声波传感器向某一方向发射波束的同时，单片机内部开始计时。
在传播过程中，超声波遇障碍物后反射回波。
传感器接收到第一个反射波后，停止计时。
由于超声波在空气中的传播速度是340m/s ，根据计时时间及公式S=340t/2，即可得到发射点距障碍物的距离S 。
实现功能本系统实现要求测量距离范围为0.1～3米，精度误差在1厘米以内，并用LCD1602显示所测距离。
二、系统设计方案硬件设计该系统硬件部分由发送模块、接收模块、显示模块、时间处理模块及电源模块组成。
发送模块主要由74LS04和超声波发射器组成；接收模块主要由超声波接收探头和CX20106A 组成；显示模块则有液晶显示器LCD1602及其辅助电路组成；时间处理模块是整个系统的中枢神经由A T89C51及其辅助电路组成。
1、发射部分采用反向器74HC04和超声波换能器T 构成震荡器、放大驱动电路。
电路简单，噪声小，稳定性高。
电路简单稳定，噪声小。
图1 超声波发射模块 图2 接收模块电路2、接收部分采用集成电路CX20106A 。
它是一款红外线检波接收的专用芯片，载波频率38KH Z 与测距的超声波40KH Z 较为接近，可以利用它制作超声波检测接受电路，且电路简单。
可满足项目中关于距离和精度的要求，电路简洁实用，易于调试，且价格低。
3、计时部分采用单片机芯片STC89C51内部定时器，无需额外器件花销，且计时准确，受干扰小。
图三主控及几计时模块4、显示部分显示部分使用LCD1602液晶显示板来完成显示的功能。
超声波测距报告
应用场景
超声波测距技术在机器人 避障、智能家居、无人机 定位等领域具有广泛的应 用前景。
05
结果分析
结果准确性分析
准确性评估
01
通过与激光测距仪的测量结果进行对比，评估超声波测距的准
确性。
误差范围
02
确定超声波测距的误差范围，判断其是否满足测量精度要求。
生变化，影响测量精度。
障碍物表面特性影响
超声波在遇到不同表面特性的障碍物时反 射特性和衰减特性不同，可能影响测量结
果。
角度依赖性
超声波测距的精度受到发射器和接收器之 间角度的影响，角度偏差可能导致测量误 差。
测量范围限制
超声波传播距离较短，通常在几米至几十 米范围内，对于远距离目标测量效果较差 。
03
超声波测距报告
汇报人： 202X-12-25
目录
• 引言 • 超声波测距技术 • 实验设备与环境 • 实验过程与结果 • 结果分析 • 结论与建议
01
引言
目的和背景
目的
本报告旨在全面介绍超声波测距技术，包括其工作原理、应用领域、优缺点以及未来发展趋势。
背景
随着科技的发展，测距技术在各个领域都得到了广泛的应用。超声波测距作为一种非接触式测距方法，具有精度 高、速度快、稳定性好等优点，因此在机器人定位、无人驾驶、无人机飞行控制等领域具有广阔的应用前景。
超声波测距技术的原理
超声波的产生与接收
超声波测距系统通常由超声波发射器和接收器组成。发射器负责产生超声波，而接收器则 负责接收反射回来的声波。
测距原理
超声波在空气中传播的速度是已知的（约为340m/s），因此，通过测量超声波从发射到 被物体反射回来的时间，就可以计算出物体与测距仪之间的距离。公式为：距离 = 声速 × 时间 / 2。
超声波测距报告.doc
超声波测距1 绪论当前社会经济的不断发展和工业科学技术的不断提高，汽车已逐渐进入不少百姓家。
汽车使用数量的不断增加，从而由此导致的倒车交通安全问题也非常严重，道路交通压力增加，交通安全问题也是面临严峻挑战。
在面临如此严峻的交通安全问题，许多涉及安全问题的汽车辅助系统也纷纷现世。
而本设计就是利用单片机知识、传感器知识等，进行的汽车防撞装臵的设计，在汽车倒车时，这种装臵可以减少驾驶员对车尾与障碍物体的距离远近无法目测和判断的压力。
2 系统方案此方案选择51单片机作为控制核心，所测得的距离数值由4位共阳极数码管显示，与障碍物之间的不同距离利用蜂鸣器频率的不同报警声提示，超声波发射信号由51单片机的P0.1口送出到超声波发射电路，将超声波发送出去，超声波接收电路由CX20106A芯片和超声波接收探头组成的电路构成，报警系统由蜂鸣器电路构成。
本设计中将收发超声波的探头分离这样不会使收发信号混叠，从而能避免干扰，可以很好的提高系统的可靠性。
本设计的超声波测距装臵的系统框图如图2.1所示。
图2.1 超声波测距装臵的系统框图3超声波测距模块设计3.1超声波发射和接收电路设计超声波是一种振动频率超过20 kHz的机械波，它可以沿直线方向传播，而且传播的方向性好，传播的距离也较远，在介质中传播时遇到障碍物在入射到它的反射面上就会产生反射波。
由于超声波的以上几个特点，所以超声波被广泛地应用于物体距离的测量、厚度等方面。
而且，超声波的测量是一种比较理想的的非接触式的测距方法。
当进行距离的测量时，由安装在同一水平线上的超声波发射器和接收器完成超声波的发射与接收，并且同时启动定时器进行计数。
首先由超声波发射探头向倒车的方向发射超声波并同时启动定时器计时，超声波在空气中传播的途中一旦遇到障碍物后就会被反射回来，当接收探头收到反射波后就会给负脉冲到单片机使其立刻停止计时。
这样，定时器就能够准确的记录下了超声波发射点至障碍物之间往返传播所用的时间t（s）。
超声波测距毕设
1 引言1.1 课题提出的背景一些传统的距离测量方式在某些特殊场合存在不可克服的缺陷。
例如，液面测量就是一种距离测量，传统的电极法是采用差位分布电极，通过给电或脉冲来检测液面，电极长期浸泡于水中或其他液体中，极易被腐蚀、电解，失去灵敏性。
利用超声波就可以解决这些问题。
随着经济发展，电子测量技术应用越来越广泛，而超声波测量精确度高，成本低，性能稳定则备受青睐。
超声波是指频率在20kHz以上的声波，它属于机械波的范畴。
超声波也遵循一般机械波在弹性介质中的传播规律，如在介质的分界面处发生反射和折射现象，在进入介质后被介质吸收而发生衰减等。
正是因为具有这些性质，使得超声波可以用于距离的测量中，超声波测距技术正在被广泛应用于人们日常工作和生活之中。
1.2 课题研究的意义由于超声测距是一种非接触检测技术，不受光线、被测对象颜色等的影响，较其它仪器更卫生，更耐潮湿、粉尘、高温、腐蚀气体等恶劣环境，具有少维护、不污染、高可靠、长寿命等特点。
因此可广泛应用于纸业、矿业、电厂、化工业、农业用水、环保检测、食品、防汛、水文、空间定位、公路限高等行业中。
可在不同环境中进行距离准确度在线标定，可直接用于水、酒、糖、饮料等液位控制，可进行差值设定，直接显示各种液位罐的液位、料位高度，在特殊环境下有较广泛的应用。
利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于实现实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的指标要求。
同时由于超声波测距系统具有以上的这些优点，因此在移动机器人的研究和汽车倒车雷达的研制方面也得到了广泛的应用。
1.3 超声波测距的发展状况一般认为，关于超声波的研究最初始于1876年F.Galton的气哨实验。
当时Galton 哨在空气中产生的频率达300KHz，这是人类首次有效产生的高频声波。
这些年来，随着超声波技术研究的不断深入，再加上其具有的高精度、无损、非接触等优点，超声波的应用变得越来越普及。
目前已经广泛地应用在机械制造、电子冶金、交通等工业领域。
超声波测距报告
超声波测距系统——实物部分设计报告一、设计要求：用超声波传感器和其它器件设计一个反射式超声波测距系统。
1、测量距离不小于1.3米，数字显示，清晰，无数字叠加现象。
动态更新数字显示的测量结果，更新时间约0.5秒左右。
2、测量精度优于0.1米，显示精度0.01米。
3、距离小于0.3米时，用蜂鸣片发出间歇式的“滴一滴”声响报警。
4、测量距离超过1.0米时，给出达到测距要求的超量程指示。
二、设计思路：1、设计总的原理框图：超声波发射器㈠2Hz时钟信号产生电路：①分析：利用555定时器组成的多谐振荡器作为时钟信号的产生电路，通过调整电阻和电容的值，得到所需频率的矩形波。
②单元电路图如右图。
③参数计算：④ 功能说明：数字显示的测量结果要求动态更新时间约0.5秒左右，所以要求一个频率约2Hz 的时钟信号来控制刷新数据，保证结果显示稳定不闪烁。
㈡ 40KHz 时钟信号产生电路：① 分析：利用555定时器组成的多谐振荡器作为时钟信号的产生电路，通过调整电阻和电容的值，得到所需频率的方波。
② 单元电路如下图。
③ 参数计算：④ 功能说明：发送超声波需要一个可以微调的40KHz 的时钟信号作为驱动，1212121 1.43;(2)2,;2 1.52;1,300.pL pH f t t R R C f Hz F R R M R M R K ==++=∴+=Ω∴=Ω=Ω 又另C=470n 取123123231 1.43;(+2)40,+276.1;7.5,7.5,47pL pH f t t R R R C f KHz R R R K K R K R K ==++=∴+=Ω∴=Ω=ΩΩ 1又另C=470pF;取R 为的可变电阻器。
超声波以正弦波方式传输，所以超声波驱动模块的频率要求是接近40KHz 周期信号的方波。
㈢ 17KHz 时钟信号产生电路：① 分析：利用555定时器组成的多谐振荡器作为时钟信号的产生电路，通过调整电阻和电容的值，得到所需频率的矩形波。
超声测距实验报告
超声测距实验报告一、实验目的本次超声测距实验的主要目的是研究和掌握利用超声波进行距离测量的原理和方法，并通过实际操作和数据分析，评估测量系统的精度和可靠性。
二、实验原理超声波是一种频率高于 20kHz 的机械波，其在空气中传播时具有良好的指向性和反射特性。
超声测距的基本原理是利用超声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间差来计算距离。
具体计算公式为：距离＝（超声波传播速度×传播时间）／ 2 。
在常温常压下，空气中超声波的传播速度约为 340 米/秒。
通过测量超声波从发射到接收的时间间隔 t，就可以计算出距离。
三、实验仪器与材料1、超声测距模块：包括发射探头和接收探头。
2、微控制器：用于控制超声模块的工作和处理数据。
3、显示设备：用于显示测量结果。
4、电源：为整个系统供电。
5、障碍物：用于反射超声波。
四、实验步骤1、硬件连接将超声测距模块的发射探头和接收探头正确连接到微控制器的相应引脚。
连接电源，确保系统正常供电。
将显示设备与微控制器连接，以便显示测量结果。
2、软件编程使用相应的编程语言，编写控制超声模块工作和处理数据的程序。
实现测量时间的计算和距离的换算，并将结果输出到显示设备。
3、系统调试运行程序，检查系统是否正常工作。
调整发射功率和接收灵敏度，以获得最佳的测量效果。
4、测量实验将障碍物放置在不同的距离处，进行多次测量。
记录每次测量的结果。
五、实验数据与分析以下是在不同距离下进行多次测量得到的数据：｜距离（米）｜测量值 1（米）｜测量值 2（米）｜测量值 3（米）｜平均值（米）｜误差（米）｜｜｜｜｜｜｜｜｜ 05 ｜ 048 ｜ 052 ｜ 050 ｜ 050 ｜ 000 ｜｜ 10 ｜ 095 ｜ 105 ｜ 100 ｜ 100 ｜ 000 ｜｜ 15 ｜ 148 ｜ 152 ｜ 150 ｜ 150 ｜ 000 ｜｜ 20 ｜ 190 ｜ 205 ｜ 195 ｜ 197 ｜ 003 ｜｜ 25 ｜ 240 ｜ 255 ｜ 245 ｜ 247 ｜ 003 ｜｜ 30 ｜ 290 ｜ 305 ｜ 295 ｜ 297 ｜ 003 ｜通过对实验数据的分析，可以看出在较近的距离（05 米至 15 米）内，测量误差较小，基本可以准确测量。
超声波测距报警器实验报告
超声波测距报警器实验报告一、实验目的本实验旨在设计并实现一个基于超声波的测距报警器，通过测量物体与传感器之间的距离，当距离小于设定的阈值时，触发报警装置，以实现对特定区域的距离监测和预警功能。
二、实验原理超声波测距是通过测量超声波在空气中的传播时间来计算距离的。
超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，碰到障碍物后反射回来，接收器收到反射波就立即停止计时。
已知超声波在空气中的传播速度为 340 米/秒，根据计时器记录的时间 t，就可以计算出发射点距障碍物的距离 s，计算公式为：s ＝ 340t/2 。
三、实验设备与材料1、超声波传感器模块（包括发射器和接收器）2、微控制器（如 Arduino 开发板）3、蜂鸣器4、显示屏（用于显示测量距离）5、杜邦线若干6、电源（如电池盒或 USB 电源）四、实验步骤1、硬件连接将超声波传感器的 VCC 引脚连接到电源的正极端，GND 引脚连接到电源的负极端。
将超声波传感器的 Trig 引脚连接到微控制器的数字输出引脚，Echo 引脚连接到微控制器的数字输入引脚。
将蜂鸣器的正极连接到微控制器的数字输出引脚，负极连接到电源的负极端。
将显示屏连接到微控制器的相应引脚。
2、软件编程使用 Arduino 开发环境编写控制程序。
首先，设置微控制器的引脚模式，包括输入和输出引脚。
然后，在主循环中，通过向 Trig 引脚发送一个短脉冲来触发超声波传感器发送超声波。
等待 Echo 引脚变为高电平，开始计时；当 Echo 引脚变为低电平时，停止计时，并根据时间计算距离。
将计算得到的距离与设定的阈值进行比较，如果小于阈值，驱动蜂鸣器报警，并在显示屏上显示距离和报警信息。
3、调试与测试编译并上传程序到微控制器。
进行实物测试，逐步调整传感器的位置和方向，以及阈值的大小，观察报警效果和距离测量的准确性。
五、实验结果与分析1、距离测量结果在不同距离下进行多次测量，记录测量值。
超声测距模块实验报告
一、实验目的1. 理解超声波测距的基本原理。
2. 掌握超声波测距模块的硬件连接与软件编程。
3. 学习使用超声波测距模块进行距离测量。
4. 了解超声波测距在实际应用中的优势与局限性。
二、实验原理超声波测距是利用超声波在介质中传播的速度和距离之间的关系来测量距离的一种方法。
当超声波发射器发出超声波时，它会遇到障碍物并反射回来。
通过测量发射和接收超声波之间的时间差，可以计算出障碍物与发射器之间的距离。
超声波在空气中的传播速度大约为340m/s。
设超声波发射器与接收器之间的距离为d，超声波从发射器传播到障碍物并返回所需的时间为t，则有：\[ d = \frac{v \times t}{2} \]其中，v为超声波在空气中的传播速度，t为超声波往返所需的时间。
三、实验设备1. 超声波测距模块HC-SR042. STM32单片机开发板3. 调试工具4. 电源5. 导线四、实验步骤1. 硬件连接（1）将超声波测距模块的VCC、GND、TRIG和ECHO引脚分别连接到STM32单片机的3.3V、GND、GPIO和中断引脚。
（2）将STM32单片机的电源和地连接到实验平台的电源。
2. 软件编程（1）编写STM32单片机的程序，用于控制超声波测距模块。
（2）程序主要包含以下功能：- 初始化GPIO和中断引脚；- 发送触发信号；- 读取回响信号；- 计算距离；- 显示距离。
（3）使用HAL库函数实现上述功能。
3. 调试与测试（1）将程序烧录到STM32单片机中。
（2）使用调试工具检查程序运行情况。
（3）调整超声波测距模块的位置，测试不同距离下的测量结果。
五、实验结果与分析1. 实验数据通过实验，得到以下数据：| 距离（cm） | 测量值（cm） || :--------: | :--------: || 10 | 9.8 || 20 | 19.7 || 30 | 29.6 || 40 | 39.5 || 50 | 49.4 |2. 数据分析实验结果表明，超声波测距模块的测量精度较高，误差在±1cm以内。
超声波测距离设计
电子产品设计与制作技术报告项目名称：超声波测距仪设计超声波测距仪设计测距技术在物位检测、医疗探伤、汽车防撞等民用、工业领域应用广泛，由于超声波的速度相对于光速要小的多，其传播时间就比较容易检测，并且易于定向发射，方向性好，发射强度好控制，且不受电磁干扰影响，因而利用超声波测距是一种有效的非接触式测距方法。
但超声波在不同环境温度下传播速度不同，如忽略温度影响，将影响最终测量精度。
本文介绍的超声波测距仪采用渡越时间检测法。
制作好的实物如下图。
1、系统工作原理超声波测距原理如图1所示：图1式中c——超声波波速：t——从发射出超声波到接收到回波所用时间。
限制该系统的最大可测距离存在4个因素：超声波的幅度、反射的质地、反射和入射声波之间的夹角以及接收换能器的灵敏度。
接收换能器对声波脉冲的直接接收能力将决定最小的可测距离。
为了增加所测量的覆盖范围、减小测量误差，可采用多个超声波换能器分别作为多路超声波发射／接收的设计方法。
由于超声波属于声波范围，其波速c与温度有关，经过测量得出超声波的波速与温度的关系，如表1所示。
将测量的速度数据与温度数据进行一阶拟合得出：c=331.6+0.6107xT (2)式中T——当地温度。
在测距时，可通过温度传感器自动探测环境温度、确定其时的波速c。
波速确定后，只要测得超声波往返的时间t，即可求得距离H，这样能较精确地得出该环境下超声波经过的路程，提高了测量精确度。
本设计方案中使用渡越时间检测法，测距仪工作原理为：在由单片机发出驱动信号的同时，开启单片机中的计时器，开始计时。
发射探头发射出超声波，在由接收探头接收到第一回波的同时停止单片机计时器的计时，由于超声波在空气中的速度已知，根据公式即可求得探头与待测目标之间的距离。
而且，可以在较短时间内多次发出超声波测量，完成后计算平均值然后显示。
超声波在相同的传播媒体里(大气条件)传播速度相同，即在相当大的频率范围内声速不随频率变化，但其频率越高，衰减得越厉害，传播的距离也越短。
超声波测距仪(液晶屏加报警)设计报告
超声波测距仪(液晶屏加报警)设计报告-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1超声波测距仪设计报告一、 设计要求1、 提供2cm —400cm 的非接触式距离测量功能，测距精度达到3mm 。
2、 测量结果通过液晶屏实时显示。
3、 当测量距离小于20cm 时，进行声音和灯光报警。
二、 超声波测距原理测量距离的方法有很多种，短距离的可以用米尺，远距离的有激光测距等，超声波测距适用于高精度的中长距离测量。
因为超声波在标准空气中的传播速度为331.45米/秒，由单片机负责计时，系统的测量精度理论上可以达到毫米级。
超声波测距的原理一般采用渡越时间法TOF （time of flight ），也可以称为回波探测法，如图1所示。
超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在介质中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。
根据传声介质的不同，可分为液介式、气介式和固介式三种。
根据所用探头的工作方式，又可分为自发自收单探头方式和一发一收双探头方式。
而倒车雷达一般是装在车尾，超声波在空气中传播，超声波在空气中(20℃)的传播速度为340m/s(实际速度为344m/s 这里取整数)，根据计时器记录的时间就可以计算出发射点距障碍物的距离，公式340*/2S t 。
图1 超声波测距原理由于超声波也是一种声波，其声速c与温度有关，表1列出了几种不同温度下的声速。
在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的。
如果测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法加以校正。
表1 声速与温度的关系三、硬件系统设计1、设计框图本研究设计的超声波测距仪框图如图2所示。
图2 超声波测距仪方框图2、US-100超声波收发模块该超声波收发模块可自己产生40kHz的方波，并经放大电路驱动超声波发射探头发射超声波，发射出去的超声波经障碍物反射后由超声波接收探头接收。
经接收电路的检波放大，积分整形，在ECHO引脚上产生方波脉冲，该脉冲宽度与被测距离成线性关系。
超声波测距课程设计报告书
河北联合大学2009级本科课程设计超声波测距仪姓名：任燕凯学院：电气工程学院专业：电气（1）学号： 10指导教师：刘丽萍2011年 12月电气工程学院课程设计评审表目录1 设计任务与要求 (2)1.1 基本功能 (2)1.2 扩展功能 (2)2 超声波测距设计原理 (2)3 电路设计 (2)3.1 显示部分设计 (2)3.2 发射部分设计 (3)3.3 接收部分设计 (5)3.4单片机最小系统 (5)4 程序设计 (6)参考资料 (7)超声波测距仪的设计1 设计任务与要求1.1 基本功能完成2米以内的距离测量并通过数码管显示1.2 扩展功能接收部分采用CX20106A红外接收芯片，使回波更容易被接收，使实验省去了繁琐的调试。
2 超声波测距仪设计原理超声波测距仪的总体框图如图1所示，主体电路完成超声波(40KHZ)的发射，接收及距离的显示。
图1 超声波测距仪总体框图3各部分的电路设计3.1显示部分3.1.1 74HC138译码器的工作原理（如真值表所示）表1 译码器器的真值表3.1.2 译码电路与显示电路的工作原理单片机控制段选，译码器控制位选，来完成显示部分3.2 发射部分3.2.1 波形的产生利用单片机的T2定时中断产生40KHZ的脉冲，通过软件产生的脉冲，频率比较准确，易于驱动超生波的发出。
3.2.2发射部分输出的 40kHz方波信号一路经一级反向器后送到超声波换能器的一个电极。
另一路经两级反向器后送到超声波换能器的另一个电极。
用这种推挽形式将方波信号加到超声波换能器两端。
可以提高超声波的发射强度。
输出端采用两个反向器并联。
用以提高驱动能力。
上拉电阻 R10、R20一方面可以提高反向器74LS04输出高电平的驱动能力。
另一方面可以增加超声波换能器的阻尼效果，缩短其自由振荡的时间。
3.3 接收部分使用CX20106A集成电路对接收探头受到的信号进行放大、滤波。
其总放大增益80db。
电路如下图所示CX20106A的引脚注释。
超声波测距开题报告(1)
超声波测距开题报告(1)1. 引言超声波测距是一种常见的测量距离的方法，通过发射超声波脉冲，利用声波在空气中传播的速度和反射的时间差来计算目标物体与传感器之间的距离。
超声波测距具有非接触、测量范围广、测量精度高等优点，在工业自动化、智能驾驶、机器人等领域得到广泛应用。
本报告旨在介绍超声波测距的原理、应用领域以及可能的实现方法，并对比分析常用的超声波测距传感器。
2. 原理超声波测距原理基于声波在介质中传播的速度和反射的时间差。
当传感器发出超声波脉冲后，脉冲在空气中传播，然后被目标物体反射回传感器。
通过测量超声波脉冲从发射到接受的时间差，可以计算目标物体与传感器之间的距离。
超声波在空气中的传播速度约为343米/秒，即每秒传播343米。
根据超声波传播与反射的时间差，可以使用以下公式计算出距离：距离 = (传播时间差 × 超声波在空气中的传播速度) / 2其中，传播时间差为超声波从发射到接收的时间差，除以2是因为要考虑到来回的传播距离。
3. 应用领域超声波测距具有广泛的应用领域，以下是几个常见的应用领域：3.1 工业自动化在工业自动化领域，超声波测距被广泛应用于物料检测、位置检测、流量计量等方面。
例如，在生产线上，可以使用超声波传感器来检测物料的位置和距离，以实现自动化的生产过程。
3.2 智能驾驶超声波测距也是智能驾驶领域中常用的技术之一。
通过安装超声波传感器在车辆周围，可以实时测量车辆与周围障碍物的距离，并进行相应的保护措施，如自动刹车、发出警报等。
3.3 机器人在机器人领域，超声波测距被广泛应用于避障、定位、导航等方面。
通过安装超声波传感器在机器人身上，可以实时测量机器人与周围环境的距离，以实现机器人的避障功能，提高机器人的安全性和自主性。
4. 实现方法超声波测距的实现方法多种多样，以下是几种常用的实现方法：4.1 超声波发射与接收一种常见的实现方法是通过超声波模块进行发射和接收。
超声波模块包括发射器和接收器，发射器用于发出超声波脉冲，接收器用于接收被目标物体反射的超声波脉冲。
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单片机课程设计报告超声波测距离设计报告班级：08机电（1）班学号：0806050142姓名：同组成员：成员学号：0806050110指导老师：时间：2010.12一．设计题目，设计目的：选题来源：随着社会的发展，人们对距离或长度测量的要求越来越高。
超声波测距由于其能进行非接触测量和相对较高的精度，越来越受到人们的重视。
超声波测距离的一个最重要的功能就是作用于倒车系统上。
要实现倒车系统的准确精度，就得把超声波和单片机相结合，利用单片机的控制系统和精确的运算使超声波测距离更加快速和精确。
从而，减少事故的发生。
意义：掌握超声波测距离的软硬件，通过该实验学习利用单片机和超声波探测元件测试距离的基本方法，进一步熟悉单片机定时器技术、中断技术在数据采集和数据处理过程中的综合运用方法，提高综合应用程序的编程方法与技巧。
目的：通过该实验，可以进一步了解单片机的结构和程序的构架，以及单片机的编程方法。
也是相当于学习单机以来总的一次归纳与总结。
经过本次实验，可以进一步了解单片机如何运用以现实的问题中、且如何与实际相结合。
分工任务：资料查询、购买元器件、原理图制作、PCB排版、硬件制作、编写程序、调试等二．课程总体设计说明：根据生活的一些自然现象，可知超声波以一定速度(v=340m/s左右)在空气中传播，如果超声波在前方遇到障碍物时则被反射返回。
然后通过计时发送到接收的时间，再经过计算就可以得出距离。
通过单片机端口产生一个40KHz的脉冲信号，经过驱动电路，发射器发出超声波并开始计时，等到有波返回来时，接收器将接收到信号，信号经过放大，送给主芯片，以此同时并关断定时器。
经过其往返时间为t，距离s=vt/2即可算出被测物体的距离。
图1-1 超声波测距离原理框图根据原理图中可看出：需做硬件任务有：超声波发送模块，超声波接收模块，显示模块，以及主电路。
需做软件任务有：40KHZ波形的产生，显示模块，定时的实现，收接信号的实现，运算模块。
三．硬件设计说明：1、硬件总体设计方案:（1）硬件设计目标：实现超声波发送、接收电路，显示电路和主芯片电路。
（2）硬件功能模块划分：超声波发送模块：超声波接收模块：显示模块以及主电路：（3）硬件资源分配：主控芯片选用AT89S51，有4kb的内存，接收模块选用CX20106A，发送模块选用芯片74SL04，显示模块选用四位数码管，由三极管9012驱动位码。
CX20106A是一款红外线检波接收的专用芯片，常用于电视机红外遥控接收器。
考虑到红外遥控常用的载波频率38 kHz与测距的超声波频率40 kHz较为接近，可以利用它制作超声波检测接收电路(如图2-3)。
实验证明用CX20106A接收超声波(无信号时输出高电平)，具有很好的灵敏度和较强的抗干扰能力。
适当更改电容C7的大小，可以改变接收电路的灵敏度和抗干扰能力。
74LS04是一种6位反相器，它具有使用简单，相对于其它非门（如4049,4069等）来说它具有输出较高的电流。
且它是TTL电路，提供电源方便。
2、硬件单元设计:当电源接电的时候由AT89S51单片机实现对CX20106A红外接收芯片的控制。
单片机通过P1.4引脚经74LS04反相器来控制超声波的发送，发送完后，单片机不停的检测INT1引脚，当INT1引脚的电平由高电平变为低电平时就认为超声波已经返回。
单片机开启外部中断使定时器关闭，定时器所计的数据就是超声波所经历的时间，通过运算就可以得到传感器与障碍物之间的距离，这时通过BCD码转换把十六进制的数据转换成十进制，并通过查表把距离显示在LED数码管显示器上。
电路中用到的CX20106A是一款红外线检波接收的专用芯片，常用于电视机红外遥控接收器。
考虑到红外遥控常用的载波频率38 kHz与测距的超声波频率40 kHz较为接近，可以利用它制作超声波检测接收电路(如图2-3)。
实验证明用CX20106A接收超声波(无信号时输出高电平)，具有很好的灵敏度和较强的抗干扰能力。
适当更改电容C7的大小，可以改变接收电路的灵敏度和抗干扰能力。
电路PCB图：四．软件设计:（2）软件整体架构分析：程序设计思路：完成定时器、中断系统及各种初始化参数的设定，发出成果40kHz的方波信号、等待接收中断、调用距离计算相关程序、调用显示子程序。
五．软件设计说明:1、软件总体设计方案:（1）软件设计目标：要从单片机的某一端输出一定周期的方波，经超声发射探头产生机械谐振发射超声波，与此同时启动定时器工作。
当超声波接收探头接收到回波信号后，经放大整形送至单片机，作为中断信号。
单片机一旦接收到中断中断请求信号立即读取定时器记录时间，再将再将计算得到的距离数据送到数码管显示。
不断重复发送、接收、显示这一循环过程。
（2）软件功能模块划分：超声波测距仪的软件设计主要由主程序（包括产生40kHz脉冲信号产生）、双字节乘法子程序、双字节除法子程序、双字节BCD码转换子程序、显示子程序、外部中断服务子程序等部分组成。
2、软件设计:（1）主程序功能描述及分析、主程序流程图：主程序框图如图所示，主程序首先对系统环境初始化，设置定时器T0工作模式为16位的定时计数器模式，置位总中断允许位EA并给显示端口P0和P2清0。
然后调用超声波发射子程序送出超声波脉冲，为避免超声波从发射器直接传送到接收器引起的直接波触发，需延迟一段时间，保持电平12.5us左右，也就是超声波频率大约为40KHZ，连续发送15个波形（这也是超声波测距离会有一个最小可测距离的原因）后，才打开外中断1接收返回的超声波信号。
由于采用12MHz的晶振，机器周期为1us，当主程序检测到接收成功的标志位后，将计数器T0中的数（即超声波来回所用的时间）按下式计算即可测得被测物体与测距仪之间的距离，设计时取20℃时的声速为340m/s则有：d=（C*T0）/2=170*T0/10000cm（其中T0为计数器T0的计数值）测出距离后结果将以十进制BCD码方式送到LED显示管显示，然后再发射超声波脉冲重复测量过程。
主程序设计流程图：（2）相关子程序:A双字节乘法子程序:;程序名：CHENGFA;程序功能：双字节无符号数乘以17;入口参数：被乘数在R0,R1。
其中R0为高8位;出口参数：乘积在R2，R3，R4。
R2为最高位CHENGFA:MOV A,R1MOV B,#11HMUL ABMOV R4,AMOV R3,BMOV A,R0MOV B,#11HMUL ABADD A,R3MOV R3,AMOV A,BADDC A,#00HMOV R2,ARETB双字节除法子程序;程序名：CHUFA;程序功能：双字节无符号数除以1000;入口参数：被除数在R2，R3，R4。
R2为高位;出口参数：商在R0，R1中。
R0为高八位CHUFA: MOV R0,#03hMOV R1,#E8HMOV B,#24COM: CLR CMOV A,R4RLC AMOV R4,AMOV A,R3RLC AMOV R3,AMOV A,R2RLC AMOV R2,AMOV A,R6RLC AMOV R6,AMOV A,R5RLC AMOV R5,ACLR CMOV A,R6SUBB A,R1MOV R7,A ;暂存差值MOV A,R5SUBB A,0JC NEXTINC R4MOV R5,AMOV A,R7MOV R6,ANEXT: DJNZ B,COMMOV A,R3MOV R0,AMOV A,R4MOV R1,ARETC双字节BCD码转换子程序;程序名：BCD;程序功能：双字节无符号数十进制转换;入口参数：待转数R0,R1。
R0为高位;出口参数：结果存放在50H,51H,52H中。
50H为高位;R0,R1中是16 位二进制数，其中R0中是高8位,结果存放在50H,51H,52H中BCD:MOV R2, #0MOV R3, #0MOV R5, #16LOOP:CLR CMOV A,R1RLC AMOV R1,AMOV A,R0RLC AMOV R0,AMOV A,R3ADDC A,R3DA AMOV R3,AMOV A,R2ADDC ADA AMOV R2,ADJNZ R5,LOOPMOV B,#16MOV A,R3DIV ABMOV 50H,R2MOV 51H,AMOV 52H,BRETD显示子程序;程序名：DPL Y;程序功能：从指定单元内的数值用数码管显示出来;入口参数：50H，51H，52H中，50H为高位;出口参数：无DPL Y: MOV R1,#11111110BMOV DPTR,#TABMOV R0,#50HDPL Y1: MOV A,@R0MOV A,@A+DPTRMOV P0,AMOV P2,R1CALL DELAYMOV A,R1RL AMOV R1,AINC R0CJNE R0,#53H,DPL Y1RETE中断服务子程序;程序名：SUB_1;程序功能：取定时时间,并接收成功标志位置1SUB_1: CLR TR1 ;关闭定时器T1CLR EX1 ;关闭外部中断SETB F0 ;接收成功标志位为1MOV R0,TH1 ;定时器高8位送给R0MOV R1,TL1 ;定时器低8位送给R1RETI中断服务子程序流程图:六．课题开发总结:超声波测距离超声波发射和接收采用Φ15的超声波换能器TCT40-10F1（T 发射）和TCT40-10S1（R接收），中心频率为40kHz，安装时应保持两换能器中心轴线平行并相距4～8cm，其余元件无特殊要求。
若能将超声波接收电路用金属壳屏蔽起来，则可提高抗干扰能力。
根据测量范围要求不同，可适当调整与接收换能器并接的滤波电容C0的大小，以获得合适的接收灵敏度和抗干扰能力。
硬件电路制作完成并调试好后，便可将程序编译好下载到单片机试运行。
根据实际情况可以修改超声波发生子程序每次发送的脉冲宽度和两次测量的间隔时间，以适应不同距离的测量需要。
根据所设计的电路参数和程序，测距仪能测的范围为0.06～5.5m，测距仪最大误差不超过1cm。
系统调试完后应对测量误差和重复一致性进行多次实验分析，不断优化系统使其达到实际使用的测量要求。
由于技术水平所限暂时不能给该设计加入语音程序，如果能加入语音程序的话，就能使超声波测距离得到最完美的体现。
超声波测距离在生活中的应用越来越广泛，且也使汽车在倒车的时候能最大可能的减少事故的发生。
其有很高的开发的价值和十分广泛的应用领域，为提高生活和科学技术水平提供了选择。
主要优点：可以实现非接触测量、误差较小主要缺点：最大测量较短七．附件:1、元器件清单：3、源程序代码:TZ_1MS EQU 40HORG 0000HSJMP MAINORG 0013HLJMP SUB_1MAIN1:CALL DELAY ;调用延时子程序，待电源稳定CALL DELAYCALL DELAYMAIN:MOV TZ_1MS,#30 ;设置发送个数，个数为TZ_1MS除以2 MOV TMOD,#01H ;设置定时器T1，为方式1MOV TH1,#00H ;定时器初值设置MOV TL1,#00HMOV 30H,#0 ;距离缓冲区初始化MOV 31H,#0MOV 32H,#0CLR TF1 ;清除T0溢出标志CLR F0 ;清除接收成功标志位SETB EA ;开启总中断CLR I T1 ;外部中断设为电平触发方式SETB TR1 ;开启定时器T1L1: CPL P1.4 ;P1.4取反，发射超声波NOP ;保持电平12.5us左右，也就是频率大约为40MHZ NOPNOPNOPNOPNOPNOPNOPNOPNOPDJNZ TZ_1MS,L1 ;15个波形发送完没Ｃ?没就接着发送SETB EX1 ;15个波形发送完后，就开启外部中断1L2: JNB TF1,L3 ;定时器T1是否有溢出，如果没就跳转到L3 SJMP L4 ;定时器T1有溢出,就跳转到L4L3: JNB F0,L2 ;接收成功标志位是不否为1，如果没就跳转到L2 CALL CHENGFA ;接收成功后，就调用双字节乘法模块CALL CHUFA ;调用双字节除法模块CALL BCD ;调用双字节BCD码转换模块CALL DPL Y ;多次调用显示子程序，保证显示稳定CALL DPL YCALL DPL YCALL DPL YCALL DPL YCALL DPL YCALL DPL YCALL DPL YCALL DPL YCALL DPL YCALL DPL YCALL DPL YCALL DPL YCALL DPL YCALL DPL YCALL DPL YLJMP MAIN ;显示完之后，跳转到MAIN继续循环L4: CLR TR1 ;关闭定时器T1CLR EX1 ;关闭外部中断LJMP MAIN ;跳转到MAIN继续循环。