(完整版)基于单片机的超声波测距仪的设计参考毕业论文

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基于单片机的超声波测距仪论文

基于单片机的超声波测距仪论文

毕业设计(论文)题目:基于单片机的超声波测距仪摘要在空气介质中超声测距传感器因其性能好,价格低廉、使用方便,在现场机器人定位系统、车辆自动导航、车辆安全行驶辅助系统、城市交通管理和高速公路管理监测系统,以及河道、油井和仓库及料位的探测中都有应用。

由于超声波传播不易受干扰,能量消耗缓慢,在介质中传播的距离较远,因而超声波经常用于距离的测量,如测距和物位测量等都可以通过超声波来实现。

为此,深入研究超声波的产生与传播规律、开发高性能超声波换能器及其收发电路,对于超声波检测技术的发展具有十分重要的现实意义。

本设计介绍了基于单片机控制的超声测距的原理:由STC89C52控制定时器产生一定频率脉冲,计算从发射到接收回波时间,从而得到实测距离,数据处理采用,显示距离,语音播报。

关键词:超声波,距离测量,语音播报,单片机ABSTRACTIn the air medium, ultrasonic range finder sensor because of its good performance, low price, convenient use, in the field of robot positioning system, automatic vehicle navigation, vehicle safety driving assist system, city traffic management and management of expressway monitoring system, as well as river, well and warehouse and material level detection used in. Because the ultrasonic wave propagation is not susceptible to interference, energy consumption slow, medium of communication in the longer distance, which are often used for ultrasonic distance measurement, such as the location and level measurement can be achieved by ultrasound. Therefore, in-depth study of ultrasonic generation and propagation, the development of high performance ultrasonic transducer and its transceiver circuit, the ultrasonic detection technology development has very important real sense. This article introduces the design of control based on single chip ultrasonic ranging principle: control by STC89C52 timer produces a certain frequency pulse, calculated from transmitting to receiving echo time, so as to obtain the measured distance, data processing using the temperature compensation, four digital tube display distance, voice broadcast.KEYWORDS: ultrasonic, range measurement, voice broadcast, singlechip目录第1章绪论 ...................................................................................................................................1.1 课题设计目的及意义...........................................................................................1.1.1设计的目的............................................................................................................1.1.2设计的意义............................................................................................................1.2 国内外研究动态...................................................................................................1.3 本课题研究的主要内容....................................................................................... 第2章总体方案 ..........................................................................................................................2.1 方案选择................................................................................................................2.2 超声波测距仪的设计思路 ..................................................................................2.2.1 超声波测距原理 .................................................................................................2.2.2 超声波测距原理框图........................................................................................2.3 使用元件选择 ....................................................................................................... 第3章系统的硬件结构设计....................................................................................................3.1 STC89C52单片机的功能及特点........................................................................3.2 单片机最小系统...................................................................................................3.3 语音播报................................................................................................................3.4 显示单元................................................................................................................ 第4章系统的软件设计.............................................................................................................4.1 主程序流程图 .......................................................................................................4.2 超声波发生子程序和超声波接收中断程序 .....................................................第5章超声波测距接收.............................................................................................................5.1 HC-SR04模块.......................................................................................................5.2 T40、R40超声波传感器简介.............................................................................5.2.1 超声波传感器的基本介绍...............................................................................5.2.2 超声波传感器的主要应用...............................................................................5.2.3 超声波传感器的工作原理...............................................................................5.3 超声波发射电路...................................................................................................5.4 超声波接收电路...................................................................................................5.5 超声波接收过程...................................................................................................5.6 接收数据处理 ....................................................................................................... 第6章总结...................................................................................................................................... 致谢............................................................................................................................................... 参考文献 .......................................................................................................................................... 附录1原理图................................................................................................................................. 附录2主要源程序........................................................................................................................ 诚信声明第1章绪论1.1 课题设计目的及意义1.1.1设计的目的随着科学技术的快速发展,超声波在测距中的应用越来越广。

(完整版)基于单片机的超声波测距仪毕业设计

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目录摘要 (1)Abstract (2)第1章绪论 (3)1.1 课题研究的目的与意义 (3)1.2 国内外研究动态 (3)1.3 论文主要内容 (4)第2章系统的总体设计 (5)2.1 设计方案 (5)2.2 系统的硬件选型 (5)2.2.1 单片机选型 (5)2.2.2 超声波传感器选型 (6)2.2.3 超声波接收芯片选型 (6)2.2.4 显示器选型 (7)第3章系统的硬件设计 (8)3.1 基本系统构成 (8)3.1.1 系统电源电路 (9)3.1.2 超声波发射电路 (9)3.1.3 超声波接收电路 (10)3.1.4 晶振电路 (11)3.1.5 复位电路 (11)3.1.6 显示电路 (12)3.1.7 报警电路 (13)3.2 电路原理图 (13)3.3 PCB图 (14)第4章系统的软件设计 (15)4.1 软件keil的简介 (15)4.2 主程序流程 (16)4.3 超声波收发模块程序设计 (16)4.3.1 超声波收发中断子程序 (17)4.3.2 距离测算子程序 (19)4.4 显示模块程序设计 (20)4.4.1 初始化程序 (22)4.4.2 显示程序 (22)4.4.3 延时程序 (23)4.5 现场实测距离显示 (25)第5章结论 (26)5.1 总结 (26)5.2 系统实物图形 (27)5.3 展望 (27)致谢 (28)参考文献 (29)附录 (30)摘要本文阐述了基于51单片机的超声波测距仪的设计过程和运行结果。

AT89C51单片机控制定时器产生方波脉冲,同时计时器T1开始计时。

发出的超声波在空气中传播,而后遇到障碍物体的表面时超声波折返,超声波接收模块接收返回的超声波信号并且把超声波信号转化为电信号。

计时器记录超声波往返所用的时间,从而由51单片机计算得到实测距离。

再使用四位数码管显示距离。

硬件电路由超声波发射电路、超声波接收电路、电源电路、四位数码管显示电路、电铃报警电路、12MHz晶振电路等组成。

基于单片机的超声波测距仪的设计与实现毕业论文

基于单片机的超声波测距仪的设计与实现毕业论文

基于单片机的超声波测距仪的设计与实现中文摘要本设计基于单片机AT89C52,利用超声波传感器HC-SR04、LCD显示屏及蜂鸣器等元件共同实现了带温度补偿功能可报警的超声波测距仪。

我们以AT89C52作为主控芯片,通过计算超声波往返时间从而测量与前方障碍物的距离,并在LCD显示。

单片机控制超声波的发射。

然后单片机进行处理运算,把测量距离与设定的报警距离值进行比较判断,当测量距离小于设定值时,AT89C52发出指令控制蜂鸣器报警,并且AT89C52控制各部件刷新各测量值。

在不同温度下,超声波的传播速度是有差别的,所以我们通过DS18B20测温单元进行温度补偿,减小因温度变化引起的测量误差,提高测量精度。

超声波测距仪可以实现4m以内的精确测距,经验证误差小于3mm。

关键词:超声波;测距仪;AT89C52;DS18B20;报警Design and Realization of ultrasonic range finder basedABSTRACTThe design objective is to design and implement microcontroller based ultrasonic range finder. The main use of AT89C52, HC-SR04 ultrasonic sensor alarm system complete ranging production. We AT89C52 as the main chip, by calculating the round-trip time ultrasound to measure the distance to obstacles in front of, and displayed in the LCD. SCM ultrasonic transmitter. Then the microcontroller for processing operation to measure the distance and set alarm values are compared to judge distance, when measured distance is less than the set value, AT89C52 issue commands to control the buzzer alarm, and control each member refreshAT89C52 measured values. Because at different temperatures, ultrasonic wave propagation velocity is a difference, so we DS18B20 temperature measurement by the temperature compensation unit, reducing errors due to temperature changes, and improve measurement accuracy. Good design can achieve precise range ultrasonic distance within 4m, proven error is less than 3mm.Keywords:Ultrasonic;Location;AT89C52;DS18B20;Alarm目录第一章前言 (1)1.1 课题背景及意义 (1)1.1.1超声波特性 (1)1.1.2超声波测距 (2)1.2 超声波模块基本介绍 (3)1.2.1 超声波的电器特性 (3)1.2.2 超声波的工作原理 (5)1.3主要研究内容和关键问题 (6)第二章方案总体设计 (7)2.1 超声波测距仪功能 (7)2.2设计要求 (8)2.3系统基本方案 (9)2.3.1方案比较 (9)2.3.2方案汇总 (11)第三章系统硬件设计 (13)3.1 单片机最小系统 (13)3.2 超声波测距模块 (13)3.3 显示模块 (15)3.4温度补偿电路 (15)3.5 蜂鸣报警电路 (16)第四章系统软件设计 (17)4.1 A T89C52程序流程图 (17)4.2 计算距离程序流程图 (19)4.3 报警电路程序流程图 (19)4.4 超声波回波接收程序流程图 (20)第五章系统的调试与测试 (21)5.1 安装 (21)5.2 系统的调试 (21)第六章总结 (23)参考文献 (24)致谢.............................................................................................................................. 错误!未定义书签。

基于单片机的超声波测距仪设计毕业设计(论文)

基于单片机的超声波测距仪设计毕业设计(论文)

本科毕业设计(论文) 题目基于单片机的超声波测距仪设计毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名:日期:指导教师签名:日期:使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名:日期:学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名:日期:年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。

本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名:日期:年月日导师签名:日期:年月日注意事项1.设计(论文)的内容包括:1)封面(按教务处制定的标准封面格式制作)2)原创性声明3)中文摘要(300字左右)、关键词4)外文摘要、关键词5)目次页(附件不统一编入)6)论文主体部分:引言(或绪论)、正文、结论7)参考文献8)致谢9)附录(对论文支持必要时)2.论文字数要求:理工类设计(论文)正文字数不少于1万字(不包括图纸、程序清单等),文科类论文正文字数不少于1.2万字。

肖如意基于单片机的超声波测距仪课程设计毕业设计完整版

肖如意基于单片机的超声波测距仪课程设计毕业设计完整版

肖如意基于单片机的超声波测距仪课程设计毕业设计完整版一、课程设计题目基于单片机的超声波测距仪二、设计背景和意义超声波是一种拥有高频、长波长及较强穿透力的机械波。

在工程应用中,超声波的使用呈现日益广泛的趋势。

其测距原理主要是通过发送超声波,然后测量超声波的反射时间从而计算出传感器与目标之间的距离。

这种测距方式在许多领域上得到了广泛应用,如汽车防撞系统、物体检测控制等。

本课程设计旨在设计一种基于单片机的超声波测距仪。

该测距仪可以方便、精准地测量传感器与目标之间的距离,实现对距离的精准测量,并具有较高的普适性和实用性。

三、设计内容和步骤1、课程设计的原材料需求硬件:AVR单片机ATmega16、LCD液晶显示屏、SR04型超声波传感器,线路板、一些接口电路以及电源电路。

软件:Keil开发工具、Proteus仿真软件。

2、设计步骤a. 硬件设计1)搭建电路:尽量精简的电路设计;2)电路测试:一个小测试仪器能够帮助校正或调试。

b. 软件设计1)按照Keil开发工具的规则进行编写;2)编译程序,并将编译生成的hex文件烧到单片机中;3)使用Proteus仿真软件进行框架测试。

c. 手动测量1)利用钢尺和细线确保和计算机上所得数据的一致性。

2)测量对齐,以确保测量结果的准确度和精密度。

四、开发难点1、硬件难点超声波传感器工作时会产生较大的电磁干扰,因此需要对传感器的电路进行防干扰解决方案的设计。

同时,为了实现数据采集的精准性,要尽量减少电路中的噪声以及时钟延迟等问题,同时也要保证功耗的可控性。

2、软件难点软件难点主要在于实现数据的精准测量和实时显示。

需要精准计算超声波传感器与目标的距离,并将其实时转化为数字信号,以便在LCD屏幕上进行直观显示。

3、数据处理难点在实现数据处理过程中,需要考虑到数据采集的实时性和稳定性,同时需要对采集到的数据进行统计分析和处理,以便后期对其进行优化。

五、设计方案实现与效果通过几次呱呱叫之后,本设计完成了。

基于单片机的超声波测距仪的设计毕业设计论文

基于单片机的超声波测距仪的设计毕业设计论文

摘要超声波具有很强的指向性,消耗能量缓慢,距离传播较远等优点,所以,在利用自动化控制技术和传感器应用技术相结合的测距方案中,利用超声波专有特性测距是目前最普遍的一种方式,它被广泛地应用于防盗、倒车雷达、水位测量、建筑施工工地以及一些工业现场。

本论文详细的介绍了超声波传感器的原理及特性,并且介绍了Atmel公司的AT89C52单片机的性能与特点,且在分析了超声波测距原理的基础上,指出了本次方案的思路和所需考虑的问题,给出了以AT89C52单片机为核心,LCD显示电路,硬件制作和软件设计为一体的设计方案。

矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。

关键字:超声波测距;单片机;测距;AT89C52;LED显示屏AbstractUltras onic wave has strong poin ti ng to n ature ,slowly en ergy con sumpti on ,propagat ing dista nce farther ,so, in utiliz ing the scheme of dista nce finding that sen sor tech no logy and automatic con trol tech no logy comb ine together ,ultras onic wave finds range to use the most gen eral one at prese nt ,it applies to guard aga inst theft , move backward the radar , water level measuri ng , buildi ng con structi on site and some in dustrial sce nes exte nsivel聞. 創沟燴鐺險爱氇谴净。

This subject has introduced principle and characteristic of the ultrasonic sensor in detail ,and the performa nce and characteristic of on e-chip computer AT89C52 of Atmel Company ,and on the basis of analyzing principle that ultrasonic wave finds range ,the systematic thi nking and questi ons n eeded to con sider that have poin ted out that desig ns and finds range .Given the AT89C52, LCD display circuit, the hardware and the software desig n productio n残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。

基于单片机的超声波测距仪-课程设计(毕业设计)完整版

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电子与信息工程学院综合实验课程报告课题名称超声波测距仪专业电子信息工程班级学生姓名王利伟、魏丽丽、齐斯超学号王利伟魏丽丽齐斯超指导教师丁刚、严辉摘要随着科学技术的快速发展,超声波将在测距仪中的应用越来越广。

但就目前技术水平来说,人们可以具体利用的测距技术还十分有限,因此,这是一个正在蓬勃发展而又有无限前景的技术及产业领域。

展望未来,超声波测距仪作为一种新型的非常重要有用的工具在各方面都将有很大的发展空间,它将朝着更加高定位高精度的方向发展,以满足日益发展的社会需求,如声纳的发展趋势基本为:研制具有更高定位精度的被动测距声纳,以满足水中武器实施全隐蔽攻击的需要;继续发展采用低频线谱检测的潜艇拖曳线列阵声纳,实现超远程的被动探测和识别;研制更适合于浅海工作的潜艇声纳,特别是解决浅海水中目标识别问题;大力降低潜艇自噪声,改善潜艇声纳的工作环境。

无庸置疑,未来的超声波测距仪将与自动化智能化接轨,与其他的测距仪集成和融合,形成多测距仪。

随着测距仪的技术进步,测距仪将从具有单纯判断功能发展到具有学习功能,最终发展到具有创造力。

在新的世纪里,面貌一新的测距仪将发挥更大的作用。

本设计采用以AT89C51单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪的硬件电路和软件设计方法。

整个电路采用模块化设计,由主程序、中断程序、发射子程序、接收子程序、显示子程序等模块组成。

各探头的信号经单片机综合分析处理,实现超声波测距仪的各种功能。

在此基础上设计了系统的总体方案,最后通过硬件和软件实现了各个功能模块。

1.总体方案设计介绍本文所研究的超声波测距仪利用超声波指向性强、能量消耗缓慢、传播距离较远等优点,即用超声波发射器向某一方向发送超声波,同时在发射的时候开始计时,在超声波遇到障碍物的时候反射回来,超声波接收器在接收到反射回来的超声波时,停止计时。

设超声波在空气中的传播速度为V,在空气中的传播时间为T,汽车与障碍物的距离为S,S=VT/2,这样可以测出汽车与障碍物之间的距离,然后在LED显示屏上显示出来。

基于单片机的超声波测距系统设计毕业论文

基于单片机的超声波测距系统设计毕业论文
1 超声波的传播速度 超声波在介质中可以产生三中形式的振荡波:横波——质点振动方向垂直于 传播方向的波;纵波——质点振动方向与传播方向一致的波;表面波——质点振 动介于纵波和横波之间,沿表面传播的波。横波只能在固体中传播,纵波能在固 体液体中和气体中传播,表面波随深度的增加其衰减很快。为了测量各种状态下 的物理量多采用纵波形式的超声波。超声波的频率越高,越与光波某些特性相似。 超声波与气其他声波一样,其传播速度与介质密度和弹性特性有关。
目录
第一章 绪论
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。它也有自已的特性,如它的频率可以非常高,达到兆赫级,因此,它在 介质中传播时能量可以集中在很小的范围内,具有良好的成束性,也就是方向性好。
器人的研究上得到了广泛的应用。同时由于超声波测距系统具有以上的这些优 点,因此在汽车倒车雷达的研制方面也得到了广泛的应用。
1.3 国内外相关研究情况 国内的超声波测[3]量主要集中在对 0~10 m 固体和液体的测量,一般测量精度 高,回波稳定[4]。近年来随着超声波技术研究的不断深入已广泛应用于各种工业 领域,如工业自动控制,建筑工程测量和机器人视觉识别等方面。此外在材料科 学、医学、生物科学等领域中也占据重要地位。 国外在提高超声波测距方面做了大量的研究,国内的一些学者也作了大量相 关的研究。 南昌航空工业学院的江泽涛[5]在《温度对液体中超声波速度的影响》一文中, 洋细地分析了温度对超声波在液体中传播速度的影响,导出了超声波速度同液体 压缩系数及密度的关系,研究了压缩系数及密度同温度的关系,进而研究了温度 对声速及声时的影响, 用实验测量了不同的液体成分下的声时同温度的关系。 Figneroa J.F.,Lamancusa J.S.[6]在《A method for accurate detection of time of arrival:AnalysiS and design of ultrasonic ranging system} 一文中,提出一种新的计时方法,该方法的原理是回波时延由峰值时延和相位时 延相加而得,分别用不同的检测方法得到峰值时延和相位时延,相加后即得回波 的传播时间。

基于单片机的超声波测距系统设计_毕业设计(论文)

基于单片机的超声波测距系统设计_毕业设计(论文)

青 岛 科 技 大 学 本 科 毕 业 设 计 (论 文)题 目 __________________________________________________________________________年 ___月 ___日基于单片机的超声波测距系统设计 2013 6 21基于单片机的超声波测距系统设计摘要超声波是一种指向性强,能量消耗缓慢,在介质中传播距离较远的声波,很适合用于距离测量。

目前国内一般是用专用集成电路设计超声波测距仪,但是成本高,没有显示,操作使用不方便,拓展不灵活。

而基于单片机的超声波测距克服了上述缺点,所以应用非常广泛,这种设计要求非接触式测距。

本设计是以单片机技术为基础,实现对前方物体距离的测量。

该系统设计主要由主控制器模块、超声波发射模块、超声波接收模块和显示模块等四个基本模块构成,用接收部分接收超声波。

本设计利用两个中断,在发射信号时,打开定时器中断0和外部中断0使定时器计时,接收到发射超声波信号时,外部中断0关闭中断,这时定时器中断0计录的时间就为超声波传播经过测距仪到前方物体的来回时间,经过单片机处理得到距离值S并且通过LCD1602显示出来。

本设计在室温条件下的精确度能达到3mm以内,但是要求被测量物体周围比较空旷而且空气温度要求是室温精确度才会达到以上精度。

关键词:单片机,超声波传感器,LCD1602The design of ultrasonic range finder basedon single chip microcomputerABSTRACTUltrasonic is a kind of strong directivity, energy consumption slow, in the medium distance transmission of sound waves, very suitable for distance measurementAt present domestic general is to use ultrasonic rangefinder application-specific integrated circuit design, but the cost is high, no display, operation is not convenient, not flexible. The ultrasonic ranging based on single chip microcomputer to overcome the above shortcomings, so the application is very broad, this non-contact ranging design requirements.This design is based on single chip microcomputer technology, realizes the measurement of the front object distance. The system design is mainly composed of main controller module, ultrasonic launch module, ultrasonic receiving module and display module and so on four basic modules, with a receiving part receiving ultrasound. This design uses two interrupts, when transmitting, open the timer interrupt 0 timer and external interrupt 0 timer, receives the side of launch ultrasonic wave signal, the external interrupt 0 closed interrupted, then the timer interrupt 0 meter to record the time for the ultrasonic propagation through the range finder to the object in front of the time back and forth. And the result is treated with single chip microcomputer distance values S and through LCD1602 display.This design at room temperature under the condition of precision can reach less than 3 mm, but the request was required measure around an object is open and the air temperature is above room temperature will reach the precision accuracy.KEY WORDS: single chip microcomputer; ultrasound sensor; LCD1602目录1 绪论 (5)1.1选题背景 (5)1.2研究意义 (5)2 超声波测距系统总体设计 (7)2.1超声波测距系统设计的目的和要求 (7)2.2 超声波测距系统的工作原理 (7)3 超声波测距系统硬件设计 (9)3.1 AT89S52单片机的概述 (9)3.2 LCD1602液晶显示器 (15)3.2.1 LCD1602模块的结构 (15)3.2.2 LCD1602与单片机的连接方式 (17)3.3 HC-SR04超声波测距模块 (18)3.4 系统设计 (20)4 超声波测距系统软件设计 (23)4.1 设计原理图及分析 (23)4.2 设计说明 (24)5 超声波测距模块测试 (27)6 结论 (28)1 绪论1.1选题背景由于超声波指向性强,能量消耗缓慢,在介质中传播的距离较远,因此它被广泛应用于距离的测试。

基于单片机的超声波测距仪论文

基于单片机的超声波测距仪论文

毕业设计(论文)题目:基于单片机的超声波测距仪摘要在空气介质中超声测距传感器因其性能好,价格低廉、使用方便,在现场机器人定位系统、车辆自动导航、车辆安全行驶辅助系统、城市交通管理和高速公路管理监测系统,以及河道、油井和仓库及料位的探测中都有应用。

由于超声波传播不易受干扰,能量消耗缓慢,在介质中传播的距离较远,因而超声波经常用于距离的测量,如测距和物位测量等都可以通过超声波来实现。

为此,深入研究超声波的产生与传播规律、开发高性能超声波换能器及其收发电路,对于超声波检测技术的发展具有十分重要的现实意义。

本设计介绍了基于单片机控制的超声测距的原理:由STC89C52控制定时器产生一定频率脉冲,计算从发射到接收回波时间,从而得到实测距离,数据处理采用,显示距离,语音播报。

关键词:超声波,距离测量,语音播报,单片机ABSTRACTIn the air medium, ultrasonic range finder sensor because of its good performance, low price, convenient use, in the field of robot positioning system, automatic vehicle navigation, vehicle safety driving assist system, city traffic management and management of expressway monitoring system, as well as river, well and warehouse and material level detection used in. Because the ultrasonic wave propagation is not susceptible to interference, energy consumption slow, medium of communication in the longer distance, which are often used for ultrasonic distance measurement, such as the location and level measurement can be achieved by ultrasound. Therefore, in-depth study of ultrasonic generation and propagation, the development of high performance ultrasonic transducer and its transceiver circuit, the ultrasonic detection technology development has very important real sense. This article introduces the design of control based on single chip ultrasonic ranging principle: control by STC89C52 timer produces a certain frequency pulse, calculated from transmitting to receiving echo time, so as to obtain the measured distance, data processing using the temperature compensation, four digital tube display distance, voice broadcast.KEYWORDS: ultrasonic, range measurement, voice broadcast, singlechip目录第1章绪论 ...................................................................................................................................1.1 课题设计目的及意义...........................................................................................1.1.1设计的目的............................................................................................................1.1.2设计的意义............................................................................................................1.2 国内外研究动态...................................................................................................1.3 本课题研究的主要内容....................................................................................... 第2章总体方案 ..........................................................................................................................2.1 方案选择................................................................................................................2.2 超声波测距仪的设计思路 ..................................................................................2.2.1 超声波测距原理 .................................................................................................2.2.2 超声波测距原理框图........................................................................................2.3 使用元件选择 ....................................................................................................... 第3章系统的硬件结构设计....................................................................................................3.1 STC89C52单片机的功能及特点........................................................................3.2 单片机最小系统...................................................................................................3.3 语音播报................................................................................................................3.4 显示单元................................................................................................................ 第4章系统的软件设计.............................................................................................................4.1 主程序流程图 .......................................................................................................4.2 超声波发生子程序和超声波接收中断程序 .....................................................第5章超声波测距接收.............................................................................................................5.1 HC-SR04模块.......................................................................................................5.2 T40、R40超声波传感器简介.............................................................................5.2.1 超声波传感器的基本介绍...............................................................................5.2.2 超声波传感器的主要应用...............................................................................5.2.3 超声波传感器的工作原理...............................................................................5.3 超声波发射电路...................................................................................................5.4 超声波接收电路...................................................................................................5.5 超声波接收过程...................................................................................................5.6 接收数据处理 ....................................................................................................... 第6章总结...................................................................................................................................... 致谢............................................................................................................................................... 参考文献 .......................................................................................................................................... 附录1原理图................................................................................................................................. 附录2主要源程序........................................................................................................................ 诚信声明第1章绪论1.1 课题设计目的及意义1.1.1设计的目的随着科学技术的快速发展,超声波在测距中的应用越来越广。

(完整版)基于51单片机的超声波测距系统设计

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完满 WORD 格式整理1设计任务本文采纳超声波传感器 ,IAP15 单片机以及 LCD显示模块设计了一种超声波测距显示器,能够实现丈量物体到仪器距离以及显示等功能。

是一种构造简单、性能稳固、使用方便、价钱便宜的超声波距离丈量器,拥有必定的适用价值。

2设计思路超声波测距超声波超声波是指频次在 20kHz 以上的声波,它属于机械波的范围。

最近几年来,跟着电子丈量技术的发展,运用超声波作出精准丈量已成可能。

跟着经济发展,电子丈量技术应用愈来愈宽泛,而超声波丈量精准高,成本低,性能稳固则备受喜爱。

超声波也按照一般机械波在弹性介质中的流传规律,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汲取而发生衰减等。

正是因为拥有这些性质,使得超声波能够用于距离的丈量中。

跟着科技水平的不停提升,超声波测距技术被宽泛应用于人们平时工作和生活之中。

一般的超声波测距仪可用于固定物位或液位的丈量,合用于建筑物内部、液位高度的丈量等。

超声在空气中测距在特别环境下有较宽泛的应用。

利用超声波检测常常比较快速、方便、计算简单、易于实现及时控制,并且在丈量精度方面能达到工业适用的指标要求,所以为了使挪动机器人能够自动闪避阻碍物行走,就一定装备测距系统,以使其及时获得距阻碍物的地点信息(距离和方向)。

所以超声波测距在挪动机器人的研究上获得了宽泛的应用。

同时因为超声波测距系统拥有以上的这些长处,所以在汽车倒车雷达的研制方面也获得了宽泛的应用。

超声波测距原理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,在发射时辰的同时计数器开始计时,超声波在空气中流传,途中遇到阻碍物面阻拦就立刻反射回来,超声波接收器收到反射回的超声波就立刻停止计时。

超声波在空气中的流传速度为340m/s,依据计时器记录的时间 t ,就能够计算出发射点距阻碍物面的距离s,即:s=340t/2 。

因为超声波也是一种声波,其声速 V 与温度有关。

基于单片机超声波测距仪的设计毕业论文

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基于单片机超声波测距仪的设计毕业论文扬州市职业大学毕业设计(论文)设计(论文)题目:基于单片机的超声波测距仪的设计系别:专业:班级:姓名:学号:指导教师:完成时间:基于单片机的超声波测距仪摘要: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。

随着科技水平的不断提高,超声波测距技术被广泛应用于人们日常工作和生活之中。

本设计利用超声波在空气中的传播速度以及在发射器、障碍物和接收器之间传播的时间计算出障碍物的距离,通过一个四位的七段数码管显示出来。

系统的设计主要包括两部分,即硬件电路和软件程序。

硬件电路主要包括单片机电路、发射电路、接收电路、显示电路和复位电路等。

硬件电路以AT89S52单片机为核心,并具有低成本、微型化等特点。

软件程序主要由主程序、预置子程序、发射子程序、接收子程序、显示子程序等模块组成。

硬件电路和软件程序的有序配合,完善了整个超声波测距系统。

关键词:AT89S52,超声波,测距仪,硬件,软件1 绪论1.1 课题背景,目的和意义超声波测距是一种传统而实用的非接触测量方法,和激光、涡流和无线电测距方法相比,具有不受外界光及电磁场等因素的影响的优点,在比较恶劣的环境中也具有一定的适应能力,且结构简单,成本低,因此在工业控制、建筑测量、机器人定位方面得到了广泛的应用。

但由于超声波传播声时难于精确捕捉,温度对声速的影响等原因,使得超声波测距的精度受到了很大的影响,限制了超声测距系统在测量精度要求更高的场合下的应用。

距离是在不同的场合和控制中需要检测的一个参数,测距成为数据采集中要解决的一个问题。

而由于超声波的速度相对光速小的多,其传播时间比较容易检测,并且易于定向发射,方向性好,强度好控制,因而人类采用仿真技能利用超声波测距。

超声波测距仪设计论文毕业论文

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超声波测距仪设计论文毕业论文目录前言.............................................. 错误!未定义书签。

第一章超声波测距系统工作原理 (3)第一节超声波概述 (3)第二节超声波传感器简介 (4)一、压电式超声波传感器 (4)第三节超声波传感器原理 (6)一、测距原理 (6)二、超声波测量中盲区及近限和远限 (6)三、提高测距仪的措施 (7)第四节超声波测距仪系统设计 (8)一、论文设计容 (8)二、硬件设计容 (8)第五节本章小结 (9)第二章系统硬件设计 (10)第一节电路原理设计 (10)一、设计总体思路 (10)第二节主要元器件介绍 (10)一、单片机STC89C52 (10)二、超声波传感器HC-SR04 (12)三、显示电路LCD1602 (14)四、按键电路 (21)五、下载电路 (21)第三节本章小结 (22)第三章系统软件设计 (24)第一节软件设计总体方案 (24)一、主程序设计总体思路 (24)二、测距子程序软件设计 (25)三、显示程序设计 (26)四、按键程序设计 (28)第二节本章小结 (30)第四章超声波测距的误差分析 (31)第一节超声波测距测量结果 (31)一、测量结果 (31)二、误差分析 (31)第二节本章小结 (33)结论.............................................. 错误!未定义书签。

致谢.............................................. 错误!未定义书签。

参考文献.. (34)附录 (35)一、英文原文 (35)二、英文翻译 (41)三、电路图 (46)四、源程序 (47)第一章超声波测距系统工作原理第一节超声波概述声音是与人类生活紧密相联的一种自然现象,人们对声音早有认识,在人们的日常生活中存在着各式各样的声音。

在科学史上,声学是发展最早的学科之一。

毕业设计论文--基于单片机的超声波测距系统设计

毕业设计论文--基于单片机的超声波测距系统设计

毕业设计(论文)题目:基于单片机的超声波测距系统设计摘要由于超声波指向性强,能量消耗缓慢,在介质中传播的距离较远,因而超声波经常用于距离的测量,如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。

超声波测距系统,可以应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控,也可用于液位、井深、管道长度的测量等场合。

利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制,并且在测量精度方面能达到工业实用的要求。

本文介绍了一种基于STC89C52单片机的超声波测距系统,阐述了超声波测距系统的硬件电路部分的构成、软件设计思路及工作原理。

硬件部分采用STC89C52 单片机作为主控单片机,硬件电路主要由发射电路、接收电路、显示电路、报警电路等几部分组成;软件部分由主程序、显示子程序、超声波发射子程序、延迟子程序、计算子程序、报警程序等组成。

该电路具有结构简单、操作方便、精度较高、应用广泛的特点。

关键词:超声波;测距系统;单片机AbstractBecause of the strong point of ultrasonic energy consumption slow, medium of communication in the longer distance, thus frequently used ultrasonic distance measurement, such as the range finder and level measurement and so on can be achieved by ultrasound. Ultrasonic Ranging System, can be used in car reversing, the construction site and the location of some industrial site monitoring, can also be used if the level, depth and length of the pipeline, such as measurement occasions. Use of ultrasonic testing is often more rapid, convenient and simple terms, easy to achieve real-time control, and measurement accuracy can meet the practical requirements of industry.The paper describes an ultrasonic measuring system based on the STC89C52, it described an ultrasonic measuring system hardware circuit structure, working principle and software design methods. Hardware using STC89C52 microcontroller as a master MCU, the hardware circuit part includes main transmitter, receiver circuit, display circuit, warning circuit and so on. The software part includes the main program, display subroutine, ultrasonic transmitter subroutine, delay subroutine, calculation subroutine and alarm program. The system Circuits were simply structure, easy to use, high accuracy and wide application.Key Words:Ultrasonic wave;Ranging System;MCU目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论............................................................................................................. - 1 -1.1 测量距离的意义.................................................................................................... - 1 -1.2 基于单片机的超声波测距系统.......................................................................... - 2 -1.2.1 单片机概述 ...................................................................................................... - 2 -1.2.2 单片机的发展趋势 ........................................................................................ - 2 -1.2.3 基于单片机的超声波测距系统的优点与缺陷 ........................................ - 3 -1.2.4 超声波测距原理............................................................................................. - 4 -1.3设计内容 .................................................................................................................. - 4 -第2章设计方案..................................................................................................... - 5 -2.1 设计的目的和要求................................................................................................ - 5 -2.1.1 设计的目的 ..................................................................................................... - 5 -2.1.2 设计的要求 ..................................................................................................... - 5 -2.2 设计思路................................................................................................................. - 5 -2.2.1 硬件部分.......................................................................................................... - 5 -2.2.2 软件部分.......................................................................................................... - 6 -2.3 重要功能模块的选取 ........................................................................................... - 6 -2.3.1 单片机的选用 ................................................................................................. - 6 -2.3.2 发射器和接收器............................................................................................. - 8 -第3章硬件电路设计............................................................................................. - 9 -3.1 系统硬件设计总框图分析 .................................................................................. - 9 -3.2 处理器STC89C52................................................................................................. - 9 -3.2.1 单片机STC89C52的特点 ......................................................................... - 10 -3.2.2 STC89C52管脚说明 .................................................................................... - 11 -3.3 单片机最小系统设计 ......................................................................................... - 14 -3.3.1 单片机最小系统........................................................................................... - 14 -3.3.2 本次设计中的单片机最小系统................................................................. - 14 -3.4 超声波模块HC-SR04 ........................................................................................ - 17 -3.5 显示模块LCD1602 ............................................................................................ - 18 -3.6 报警模块............................................................................................................... - 21 -3.7 超声波测距系统的实物图 ................................................................................ - 22 -第4章软件程序设计........................................................................................... - 23 -4.1 概述........................................................................................................................ - 23 -4.2 头文件和全局变量.............................................................................................. - 23 -4.3 主程序 ................................................................................................................... - 24 -4.4 初始化函数........................................................................................................... - 25 -4.5 显示子程序和溢出中断程序 ............................................................................ - 25 -4.6 超声波发射程序、T1中断子程序和报警程序 ............................................ - 26 -4.7 距离计算程序 ....................................................................................................... - 27 -第5章系统的调试............................................................................................... - 28 -5.1 硬件的调试........................................................................................................... - 28 -5.2 软件的调试........................................................................................................... - 29 -结论..................................................................................................................... - 32 -参考文献................................................................................................................. - 33 -附录..................................................................................................................... - 34 -1.源程序 .................................................................................................................... - 34 -2.英文原文 ................................................................................................................ - 41 -3.中文译文 ................................................................................................................ - 53 -致谢..................................................................................................................... - 62 -第1章绪论1.1 测量距离的意义准确而快速地测定任意两个空间点间的距离,对人类活动的许多方面都具有十分重要的意义。

基于单片机的超声波测距系统毕业设计论文

基于单片机的超声波测距系统毕业设计论文
随着计算机技术、自动化技术发展,测距与识别问题在工业中变得十分重要。例如,传统的如钢卷尺接触式测量仪器在测量一定距离时,这种仪器对高于3m的顶板安设困难,且测量不准确;对于横向变形量的测量,若安设于两侧之间,则妨碍人、车来往,如果不固定安设装,则测量精度很低,难以监测微小变形。在自动化装配、检测、分类、加工与运输等过程中,要对随意放置的工件进行作业,这就必须对工件的位置、形状、姿势、种类自动地进行判别,尤其在在工件运输过程中进行识别,则问题更为复杂与困难,因此人们急切需要各种非接触式的测距仪[7]。
关键词:超声波测距仪、STC89C52单片机
1、
1.1
随着科学技术的快速发展,超声波将在传感器中的应用越来越广。在人类文明的历次产业革命中,传感技术一直扮演着先行官的重要角色,它是贯穿各个技术和应用领域的关键技术,在人们可以想象的所有领域中,它几乎无所不在。传感器是世界各国发展最快的产业之一,在各国有关研究、生产、应用部门的共同努力下,传感器技术得到了飞速的发展和进步。但就目前技术水平来说,人们可以具体利用的传感技术还十分有限,因此,这是一个正在蓬勃发展而又有无限前景的技术及产业领域[1]。
其数字和波形都比较清晰稳定,操作简单.,可靠性高,具有断电存储功能,其串口可以方便用户对仪器的测试数据进行后处理及有关程序的开发。与国内同类产品相比,设计新颖合理,功能齐全,在仪器设计上有重大突破和创新,达到了国际先进水平。
目前,计算机市场价格大幅度下降,采用非一体化超声波检测仪器,计算机可发挥它一机多用的各种功能,实际上是最大的节约。过去那种全功能的仪器设置,还不如单独的超声仪,计算机可充分发挥各自特点。高智能化检测仪器只能满足检测条件,使用环境,重复性测试内容等基木情况一样,才可充分发挥其特有功能。仪器设计也应从实际情况出发,才能满足用户的要求。[13]综上所述,我国超声波仪器的研制与生产,有较大发展,有的型号已超过国外同类仪器水平目前常用的超声传感器有两大类,即电声型与流体力型。电声型主要有:1压电传感器;2磁致伸缩传感器;3静电传感器。流体动型中包括有气体与液体两种类型的哨笛。由于工作频率与应用目的不同,超声传感的结构形式是多种多样的,并且名称也有不同,例如在超声检测和诊断中习惯上都超声传感器称作探头,而工业中采用的流体动力型传感器称为“哨”或“笛”[14]。电子测距仪要求测量范围在0.10~5.00m,测量精度1cm,测量时与被测物体无直接接触,能够清晰稳定地显示测量结果。由于超声波指向性强,能量消耗缓慢,在介质中传播的距离较远,公式L=(△t/2)*C简单易算,因而超声波经常用于距离的测量,如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。超声波测距器,可以应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控,也可用于液位、井深、管道长度的测量等场合[15]。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制,并且在测量精度方面能达到工业实用的要求。所以就顺其自然的选择用超声波探测仪来进行探测停车位是否有车了。
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(2008届)本科毕业设计(论文)基于单片机的超声波测距仪的设计2008 年 06 月湖南工业大学本科毕业设计(论文)基于单片机的超声波测距仪的设计学院(部):电子电气工程系专业:电子信息工程学号: 13学生姓名:杨姣秀指导教师:罗德凌讲师2008 年06 月摘要本设计介绍了基于单片机控制的超声测距仪的原理:由AT89C51控制定时器产生超声波脉冲并计时,计算超声波自发射至接收的往返时间,从而得到实测距离。

并且在数据处理中采用了温度补偿的调整,用四位LED数码管切换显示距离和温度。

整个硬件电路由超声波发射电路、超声波接收电路、电源电路、显示电路等模块组成。

各探头的信号经单片机综合分析处理,实现超声波测距仪的各种功能。

在此基础上设计了系统的总体方案,最后通过硬件和软件实现了各个功能模块。

相关部分附有硬件电路图、程序流程图,给出了系统构成、电路原理及程序设计。

此系统具有易控制、工作可靠、测距准确度高、可读性强和流程清晰等优点。

实现后的作品可用于需要测量距离参数的各种应用场合。

关键词:AT89C51,超声波,温度补偿,测距ABSTRACTThe design introduces the principle of the ultrasonic distance measurement instrument based on SCMC-controlled: AT89C51 controls timers to produce the ultrasonic wave pulse and time,count the time of ultrasonic wave spontaneous emission to receive round-trip,thus obtains the measured distance.And the temperature compensation adjustment is used in the data processing, with four LED nixie tubes display distance or temperature by switching.The entire this of the system constitution, the circuitry and the programming. The instrument system , and distinctness of programme process ,etc. After the realization of the works can be used for needs of the various parameters measured distance applications.Keywords:AT89C51,Ultrasonic wave, Temperature compensation, Measure distance目录第1章绪论 (1)1.1 课题研究的背景 (1)1.2 课题研究的意义 (1)1.3 论文结构 (2)第2章超声波测距原理 (3)2.1 超声波简介 (3)2.2 超声波测距原理 (3)第3章方案论证 (5)3.1 设计思路 (5)3.2 系统结构设计 (6)第4章主要元件介绍 (7)4.1 单片机AT89C51 (7)4.2 超声波传感器T40、R40 (9)4.3 温度传感器DS18B20 (10)第5章硬件电路设计 (11)5.1 超声波发射电路 (11)5.2 超声波接收电路 (11)5.3 显示电路 (12)5.4 电源电路 (13)5.5 复位电路 (13)第6章软件设计 (14)6.1 主程序流程 (14)6.2 子程序设计 (16)6.2.1 超声波发送子程序及超声波接收中断子程序 (16)6.2.2 测温子程序 (17)6.2.3 距离计算子程序 (18)6.2.4 显示子程序和键盘扫描子程序 (18)第7章软件调试及系统仿真 (19)7.1 软件编译调试环境——Keil (19)7.2 Keil工程文件的建立、设置与目标文件的获得 (19)7.2.1 Keil工程的建立 (19)7.2.2 工程的详细设置 (21)7.2.3 编译、连接 (23)7.3 系统仿真环境——Proteus (23)7.4 系统仿真 (24)7.4.1 Proteus工作界面 (24)7.4.2 Proteus原理图的绘制 (25)7.4.3 仿真 (25)7.5 误差及特性分析 (27)结论 (28)参考文献 (29)致谢 (31)附录1 整体电路图 (32)附录2 程序清单 (33)附录3 外文复印件 (41)附录4 外文译文 (44)实习报告 (46)第1章绪论1.1 课题研究的背景人们生活水平的提高,城市发展建设加快,城市给排水系统也有较大发展,其状况不断改善。

但是,由于历史原因合成时间住的许多不可预见因素,城市给排水系统,特别是排水系统往往落后于城市建设。

因此,经常出现开挖已经建设好的建筑设施来改造排水系统的现象。

城市污水给人们带来了困扰,因此箱涵的排污疏通对大城市给排水系统污水处理,人们生活舒适显得非常重要。

而设计研制箱涵排水疏通移动机器人的自动控制系统,保证机器人在箱涵中自由排污疏通,是箱涵排污疏通机器人的设计研制的核心部分。

控制系统核心部分就是超声波测距仪的研制。

随着科学技术的快速发展,超声波将在传感器中的应用越来越广。

但就目前技术水平来说,人们可以具体利用的传感技术还十分有限,因此,这是一个正在蓬勃发展而又有无限前景的技术及产业领域。

展望未来,超声波传感器作为一种新型的非常重要有用的工具在各方面都将有很大的发展空间,它将朝着更加高定位高精度的方向发展,以满足日益发展的社会需求,如声纳的发展趋势基本为:研制具有更高定位精度的被动测距声纳,以满足水中武器实施全隐蔽攻击的需要;继续发展采用低频线谱检测的潜艇拖曳线列阵声纳,实现超远程的被动探测和识别;研制更适合于浅海工作的潜艇声纳,特别是解决浅海水中目标识别问题。

毋庸置疑,未来的超声波传感器将与自动化智能化接轨,与其他的传感器集成和融合,形成多传感器。

随着传感器的技术进步,传感器将从具有单纯判断功能发展到具有学习功能,最终发展到具有创造力。

1.2 课题研究的意义在现实生活中,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,液面测量就是一个距离测量,传统的电极法是采用差位分布电极,通过给电或脉冲检测液面,电极长期浸泡在水中或其它液体中,极易被腐蚀、电解,从而失去灵敏性。

而利用超声波测量距离可以很好地解决这一问题。

目前市面上常见的超声波测距系统不仅价格昂贵,体积过大而且精度也不高等种种因素,使得在一些中小规模的应用领域中难以得到广泛的应用。

为解决这一系列难题,本文设计了一款基于AT89C51单片机的低成本、高精度、微型化的超声波测距仪。

1.3 论文结构论文首先对课题的背景和意义进行阐述,并概述了论文结构。

第2章先就超声波测距的原理进行介绍,并提出了提高测距的精度的方案——温度补偿,且描述了其具体补偿方式。

第3章针对本文采用的设计方案进行了可行性的论证,并得出了系统结构框图。

第4章介绍了设计中需要用到的主要器件,且因其在本设计的作用不同而详尽程序亦不同。

第5章从整体硬件设计出发,对各部分电路进行了详细说明。

第6章先给出了软件设计的整体流程图,并且对关键部分软件设计做了进一步的解释。

程序编译及系统仿真也是本文的一个要点,所以特别分出一章来详细介绍了程序编译的环境和编译的步骤以及仿真的环境和部分仿真的效果图。

第2章超声波测距原理2.1 超声波简介我们知道,当物体振动时会发出声音。

科学家们将每秒钟振动的次数称为声音的频率,它的单位是赫兹。

我们人类耳朵能听到的声波频率为20~20000赫兹。

当声波的振动频率大于20000赫兹或小于20赫兹时,我们便听不见了。

因此,我们把频率高于20000赫兹的声波称为“超声波”。

通常用于医学诊断的超声波频率为1~5兆赫。

超声波具有方向性好,穿透能力强,易于获得较集中的声能,在水中传播距离远等特点。

可用于测距,测速,清洗,焊接,碎石等。

在医学,军事,工业,农业上有明显的作用。

理论研究表明,在振幅相同的条件下,一个物体振动的能量与振动频率成正比,超声波在介质中传播时,介质质点振动的频率很高,因而能量很大。

在我国北方干燥的冬季,如果把超声波通入水罐中,剧烈的振动会使罐中的水破碎成许多小雾滴,再用小风扇把雾滴吹入室内,就可以增加室内空气湿度。

这就是超声波加湿器的原理。

对于咽喉炎、气管炎等疾病,药品很难血流到打患病的部位。

利用加湿器的原理,把药液雾化,让病人吸入,能够疗效。

利用超声波巨大的能量还可以使人体内的结石做剧烈的受迫振动而破碎。

2.2 超声波测距原理超声波是利用反射的原理测量距离的,被测距离一端为超声波传感器,另一端必须有能反射超声波的物体。

测量距离时,将超声波传感器对准反射物发射超声波,并开始计时,超声波在空气中传播到达障碍物后被反射回来,传感器接收到反射脉冲后立即停止计时,然后根据超声波的传播速度和计时时间就能计算出两端的距离。

测量距离D为(2.1)式中c——超声波的传播速度;——超声波发射到接收所需时间的一半,也就是单程传播时间。

由上式可风,距离的测量精度主要取决于计时精度和传播速度两方面。

计时精度由单片机定时器决定,定时时间为机器周期与计数次数的乘积,可选用12MHz的晶振,使机器周期为精确的1µs,不会产生累积误差,使定时间达到1µs。

超声波的传播速度c并不是固定不变的,传播速度受空气密度、温度和气体分子成分的影响,关系式为(2.2)式中γ——气体定压热容与定容热容的比值,空气为1.40。

R——气体普适常数,为8.314kgmol。

T——气体势力学温度,与摄氏温度的关系是T=273K+t。

M——气体相对分子质量,空气为28.8×10-3kgmol。

c0——0℃时的声波速度,为331.4ms。

由上式可见,超声波在空气中传播时,受温度影响最大,由表达式可计算出波速与温度的关系,如表2.1所示。

温度越高,传播速度越快,而且不同温度下传播速度差别非常大,例如0℃时的速度为332ms,30℃时的速度为350ms,相差18ms。

因此,需要较高的测量精度时,进行温度补偿是最有效的措施。

对测量精度要求不高时,可认为超声波在空气中的传播速度为340ms。

表2.1 超声波传播速度与温度关系表第3章方案论证3.1 设计思路测量距离方法有很多种,短距离可以用尺,远距离有激光测距等,超声波测距适用于高精度中长距离测量。

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