基于超声波传感器的测距系统设计

合集下载

超声波测距系统的设计详解

超声波测距系统的设计详解超声波测距系统是一种基于超声波测量原理进行距离测量的系统。

它利用超声波在空气中的传播速度较快且能够穿透一定程度的障碍物的特点，通过向目标物体发射超声波并接收反射回来的波形信号，从而计算出目标与传感器之间的距离。

下面将详细介绍超声波测距系统的设计过程。

首先，超声波测距系统的设计需要明确测量的范围和精度要求。

根据需求确定测量距离的最大值和最小值，以及所需的测量精度。

这将有助于选择合适的超声波传感器和测量方法。

其次，选择合适的超声波传感器。

超声波传感器一般包括发射器和接收器两部分，发射器用于发射超声波，接收器用于接收反射回来的波形信号。

传感器的选择应考虑其工作频率、尺寸、功耗等因素。

一般来说，工作频率越高，测距的精度越高，但传感器的尺寸和功耗也会增加。

接下来是超声波信号的发射和接收电路的设计。

发射电路负责产生超声波信号，并将其发送到目标物体上。

接收电路负责接收反射回来的波形信号，并将其转换成可用的电信号。

发射电路常采用谐振频率发射，以提高发射效率和功耗控制。

接收电路则需要设计合适的放大和滤波电路，以增强接收到的信号并去除噪声。

然后是超声波信号的处理和计算。

接收到的波形信号需要进行模数转换和数字信号处理，以获取目标物体与传感器之间的距离。

常见的处理方法包括峰值检测、时差测量、相位比较等。

峰值检测法通过检测波形信号的峰值来判断目标距离；时差测量法通过测量发射和接收信号之间的时间差来计算距离；相位比较法通过比较两个信号的相位差来测量距离。

最后是系统的校准和调试。

校准是调整测距系统的参数，使其达到预定的测量精度。

常见的校准方法包括距离校准和零位校准。

调试是对整个系统进行功能和性能测试，确保其正常工作。

在调试过程中需要注意测距系统与其他系统的干扰和噪声问题，并进行相应的抑制和滤波处理。

总之，超声波测距系统的设计涉及到传感器选择、电路设计、信号处理和系统调试等多个方面。

合理的设计和调试能够保证系统的稳定性和可靠性，从而满足测量的要求。

基于单片机的超声波测距仪的设计

基于单片机的超声波测距仪的设计超声波测距仪是一种常见的测量距离的仪器，它使用超声波的反射原理来测量被测物体与测距仪之间的距离。

基于单片机的超声波测距仪可以实现更精确、更灵活的测距功能。

本文将详细介绍基于单片机的超声波测距仪的设计。

首先，我们需要选择合适的硬件平台。

单片机作为核心芯片，可以选择AT89C51或者STM32等。

超声波传感器可以选择HC-SR04或者JSN-SR04T等。

此外，我们还需要一块LCD显示屏用于显示测距结果，以及一些电路连接线等。

接下来，我们需要设计电路部分。

首先，将超声波传感器的VCC引脚连接到单片机的5V引脚，将GND引脚连接到单片机的GND引脚。

然后，将超声波传感器的Trig引脚连接到单片机的一些IO口，将Echo引脚连接到单片机的另一个IO口。

最后，将LCD的引脚连接到单片机的相应IO 口，至此电路部分完成。

接下来，我们需要编写相应的软件程序。

首先，我们需要初始化单片机的IO口，将Trig引脚设置为输出模式，Echo引脚设置为输入模式。

然后，我们需要设置中断，以便能够检测到Echo引脚电平的变化。

当超声波传感器发出一次超声波后，Echo引脚将会有一次脉冲输出，该脉冲的宽度与被测物体与测距仪之间的距离成正比。

我们可以通过测量脉冲的宽度来计算出距离。

在进行测距之前，我们需要先发出一段超声波。

通过设置Trig引脚为高电平，持续10us，然后将其设为低电平，即可发出一段超声波。

接下来，我们需要在中断服务函数中记录下Echo引脚电平变化的时间，即可以得到Echo引脚电平变化的时间间隔。

根据声速的传播速度，我们可以将时间间隔转换为距离。

最后，我们将测量到的距离结果显示在LCD屏幕上。

通过调用LCD驱动程序中的相应函数，我们可以将距离结果以字符串的形式显示在LCD屏幕上。

综上所述，基于单片机的超声波测距仪的设计包括硬件电路的设计和软件程序的编写。

硬件电路主要包括超声波传感器、单片机、LCD显示屏等的连接，软件程序则主要包括初始化IO口、设置中断、发出超声波、测量脉冲宽度、计算距离和显示结果等的功能。

基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计

基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计一、本文概述超声波测距技术因其非接触、高精度、实时性强等特点，在机器人导航、车辆避障、工业测量等领域得到了广泛应用。

STM32单片机作为一种高性能、低功耗的嵌入式系统核心，为超声波测距系统的设计提供了强大的硬件支持。

本文旨在设计一种基于STM32单片机的高精度超声波测距系统，以满足不同应用场景的需求。

二、超声波测距原理本部分将介绍超声波测距的基本原理，包括超声波的产生、传播、接收以及距离的计算方法。

同时，分析影响超声波测距精度的主要因素，为后续系统设计提供理论基础。

三、系统硬件设计3、1在设计基于STM32单片机的高精度超声波测距系统时，我们遵循了“精确测量、稳定传输、易于扩展”的总体设计思路。

我们选用了STM32系列单片机作为系统的核心控制器，利用其强大的处理能力和丰富的外设接口，实现了对超声波发射和接收的精确控制。

在具体设计中，我们采用了回波测距法，即发射超声波并检测其回波，通过测量发射与接收之间的时间差来计算距离。

这种方法对硬件的精度和稳定性要求很高，因此我们选用了高精度的超声波传感器和计时器，以确保测量结果的准确性。

我们还考虑到了系统的可扩展性。

通过STM32的串口通信功能，我们可以将测量数据上传至计算机或其他设备进行分析和处理，为后续的应用开发提供了便利。

我们还预留了多个IO接口，以便在需要时添加更多的传感器或功能模块。

本系统的设计思路是在保证精度的前提下，实现稳定、可靠的超声波测距功能，并兼顾系统的可扩展性和易用性。

31、1.1随着物联网、机器人技术和自动化控制的快速发展，精确的距离测量技术在各个领域的应用越来越广泛。

超声波测距技术作为一种非接触式的距离测量方式，因其具有测量精度高、稳定性好、成本相对较低等优点，在工业自动化、智能家居、机器人导航、安防监控等领域得到了广泛应用。

STM32单片机作为一款高性价比、低功耗、高性能的嵌入式微控制器，在智能设备开发中占据重要地位。

基于单片机的超声波测距系统的设计

基于单片机的超声波测距系统的设计
超声波测距系统是一种常见的测距技术，它利用超声波的特性来测量物体与传感器之间的距离。

基于单片机的超声波测距系统是一种常见的应用，它可以广泛应用于工业自动化、智能家居、机器人等领域。

基于单片机的超声波测距系统主要由超声波传感器、单片机、LCD 显示屏和电源等组成。

超声波传感器是测距系统的核心部件，它可以发射超声波信号并接收反射回来的信号。

单片机是控制系统的核心部件，它可以对传感器发射的信号进行处理，并计算出物体与传感器之间的距离。

LCD显示屏可以显示测量结果，方便用户进行观察和操作。

在设计基于单片机的超声波测距系统时，需要注意以下几点：
1.选择合适的超声波传感器。

传感器的频率和探测距离是选择传感器时需要考虑的重要因素。

2.选择合适的单片机。

单片机的处理速度和存储容量是选择单片机时需要考虑的重要因素。

3.编写合适的程序。

程序需要能够对传感器发射的信号进行处理，并计算出物体与传感器之间的距离。

同时，程序还需要能够将测量结果显示在LCD显示屏上。

4.进行系统测试。

在完成系统设计后，需要进行系统测试，确保系统能够正常工作，并且测量结果准确可靠。

基于单片机的超声波测距系统具有测量精度高、响应速度快、体积小等优点，可以广泛应用于各种领域。

在未来，随着技术的不断发展，基于单片机的超声波测距系统将会得到更广泛的应用。

基于单片机控制的超声波测距系统的设计

基于单片机控制的超声波测距系统的设计一、概述。

超声波测距技术是一种广泛应用的测距技术，它能够非常精确地测量物体到传感器的距离。

本文介绍的基于单片机控制的超声波测距系统主要由控制模块、信号处理模块和驱动模块三部分组成。

其中，控制模块主要实现超声波信号的发射与接收，信号处理模块主要实现对测量结果的处理和计算，驱动模块主要实现对LED灯的控制。

二、硬件设计。

1.超声波发射模块：采用 SR04 超声波发射传感器，并通过单片机的PWM 输出控制 SR04 的 trig 引脚实现超声波信号的发射。

2.超声波接收模块：采用SR04超声波接收传感器，通过单片机的外部中断实现对超声波信号的接收。

3.控制模块：采用STM32F103单片机，通过PWM输出控制超声波发射信号，并通过外部中断接收超声波接收信号。

4.信号处理模块：采用MAX232接口芯片，将单片机的串口输出转换成RS232信号，通过串口与上位机进行通信实现测量结果的处理和计算。

5.驱动模块：采用LED灯，通过单片机的GPIO输出控制LED灯的亮灭。

三、软件设计。

1.控制模块：编写程序实现超声波信号的发射与接收。

其中，超声波发射信号的周期为 10us，超声波接收信号的周期为 25ms。

超声波接收信号的处理过程如下：（1）当 trig 引脚置高时，等待 10us。

（2）当 trig 引脚置低时，等待 echo 引脚为高电平，即等待超声波信号的回波。

（3）当 echo 引脚为高电平时，开始计时，直到 echo 引脚为低电平时，停止计时。

（4）根据计时结果计算物体到传感器的距离，将结果通过串口输出。

2.信号处理模块：编写程序实现接收计算结果，并将结果通过串口与上位机进行通信。

具体步骤如下：（1）等待串口接收数据。

（2）当接收到数据时，将数据转换成浮点数格式。

（3）根据测量结果控制LED灯的亮灭。

以上就是基于单片机控制的超声波测距系统的设计。

该系统能够通过精确测量物体到传感器的距离并对测量结果进行处理和计算，能够广泛应用于各种实际场合。

超声波测距设计方案

超声波测距设计方案1. 概述超声波测距是一种利用超声波传感器对目标物体进行距离测量的技术。

它具有非接触、精度高、速度快等优点，广泛应用于工业自动化等领域。

本设计方案旨在实现一个基于Arduino的超声波测距系统，可以测量距离在2cm~400cm之间的目标物体，并将结果显示在液晶屏上，以方便用户观察和使用。

2. 系统组成本系统由硬件和软件两部分组成，硬件系统包括超声波传感器、Arduino主控板、液晶屏、电源等部分；软件系统包括Arduino的程序。

2.1 超声波传感器超声波传感器是本系统中最关键的部分，它通过发射超声波信号并接收回波信号，测量目标物体与传感器的距离。

常用的超声波传感器有HC-SR04、JSN-SR04T等型号，本设计方案使用HC-SR04超声波传感器。

2.2 Arduino主控板Arduino是一种开源的嵌入式系统，具有方便、易用、可扩展等特点，可以实现各种各样的控制任务。

本设计方案使用Arduino UNO主控板，它是一种基于ATmega328P芯片的开发板，具有丰富的接口和较高的性能和稳定性。

2.3 液晶屏液晶屏是显示距离测量结果的部分，本设计方案采用16*2字符型液晶屏，能够显示2行16个字符，显示结果清晰、直观。

2.4 电源本系统采用外接直流电源供电，电压为5V，可以通过USB接口或外部电源插头供电。

3. 系统原理本系统的测距原理基于超声波传感器发射超声波信号并接收回波信号的原理。

当超声波传感器发射超声波信号后，信号会以声速传播在空气中，当遇到目标物体后，部分波信号会被目标物体反射回来，形成回波信号，超声波传感器接收到回波信号后，再通过计算超声波信号的来回时间、声速等参数，便可以计算出目标物体与传感器的距离。

4. 系统设计超声波传感器通过接口连接到Arduino主控板，并需要外接电源，具体接线图如下所示：超声波传感器 VCC -> Arduino 5V液晶屏 RW -> Arduino GND整个系统的软件设计主要包括两部分，一部分是超声波测距的程序，另一部分是液晶屏显示的程序。

基于S7-200PLC超声波传感器的距离测量控制

基于S7-200PLC超声波传感器的距离测
量控制
简介
本文档旨在介绍如何使用S7-200PLC超声波传感器进行距离测量控制。

通过合理配置和编程，可以实现精确的距离测量，并根据测量结果进行控制操作。

超声波传感器原理
超声波传感器是一种常用的测距传感器，利用超声波在空气中传播的时间差来测量距离。

它由发送器和接收器组成，发送器发出超声波信号，接收器接收并检测信号的回波时间，通过计算回波时间与声速的乘积来得到距离。

硬件配置
在进行距离测量控制前，需要将S7-200PLC与超声波传感器正确连接。

具体连接方式请参考设备说明书。

编程实现
在S7-200PLC上编写程序，以实现距离测量控制的功能。

以下是一个简单的示例程序：
Network 1:
// 初始化
M0.0 = 1; // 运行指示灯
// 设置输入输出
I0.0 = UltraSonic_sensor_channel; // 超声波传感器输入
Q0.0 = Motor; // 控制输出
// 距离测量控制
LD I0.0
TON (PT1, DN1)
A L P
OUT Q0.0
L P END
EN
上述程序中，超声波传感器的输入连接到I0.0，控制输出连接到Q0.0。

通过设置计时器（PT1）和线圈（DN1），实现距离测量的定时和输出控制。

结论
通过以上硬件配置和编程实现，可以基于S7-200PLC超声波传感器实现距离测量控制功能。

具体的程序可根据实际需求进行调整和扩展。

请在使用过程中注意安全性和准确性。

基于超声波传感器的测距系统设计课程设计说明书（可编辑）

基于超声波传感器的测距系统设计课程设计说明书课程设计说明书成绩题目基于超声波传感器的测距系统设计课程名称检测技术及系统课程设计1.课程设计应达到的目的通过对本课程的设计,使学生掌握常见被测量的检测原理、方法和技术,了解国内外对这些工程量进行测控的系统组建原理,通过对检测系统的设计与分析,增强学生理解和运用所学知识来解决实际问题的能力,逐步掌握根据具体测控要求、性能指标设计出先进测控系统的方法和技术。

2.课程设计题目及要求题目:基于超声波传感器的测距系统设计要求:(1)测距范围:0~200mm,测距精度:±1mm;(2)根据题意,明确测距系统性能指标及系统能完成的功能;(3)根据系统要求,选择合适的传感器;(4)设计传感器测量电路;(5)选择单片机的品种、型号,设计单片机的外围测量电路;(6)计算有关的电路参数,有条件的情况下,根据实验室现有设备进行实验数据的测取,明确测量电路输出与被测非电量的关系;(7)画出系统原理框图(此部分放在说明书的开始);(8)画出系统电路图,最好用PROTEL画;(9)在说明书中详细说明本系统工作原理。

3.课程设计任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书、图纸、实物样品等要求〕给出设计说明书一份;有条件的情况下尽量给出必要的实验数据;在说明书中附上完整的系统电路原理图(手画或用PROTEL画)。

4.主要参考文献李现明,吴皓编著.自动检测技术.北京:机械工业出版社,2009徐仁贵.单片微型计算机应用技术.北京:机械工业出版社.2001陈爱弟.Protel99实用培训教程.北京:人民邮电出版社.20005.课程设计进度安排起止日期工作内容13年6月3日布置设计任务,熟悉课题,查找资料;13年6月4日结合测控对象,选择合适的传感器,理解传感器性能;13年6月5日做实验,设计传感器测量电路,选择合适的单片机,设计其外围电路;13年6月6日设计电路参数,有条件情况下,在实验室进行实验,进一步理解测量电路输入输出关系;13年6月7日继续设计论证电路参数,完善系统设计方案;13年6月8日查找资料,理解系统各部分工作原理;13年6月9日理清系统说明要点,着手设计说明书的书写;13年6月13日书写设计说明书,充分理解系统每一部分作用;13年6月14日上午完善设计说明书,准备设计答辩。

超声波测距系统设计

超声波测距系统设计一、设计原理超声波测距原理基于声波的传播速度和时间的关系。

声波在空气中传播的速度约为343m/s。

当声波发射到目标物体上后，部分声波会被目标物体反射回来。

通过测量声波从发射到接收的时间差，再乘以声速即可计算出目标物体与传感器的距离。

二、硬件设计1.超声波发射器：超声波发射器是实现超声波测距的关键部件，它负责产生超声波脉冲并将其发射出去。

常用的超声波发射器是压电传感器，它具有快速响应、高灵敏度等特点。

2.超声波接收器：超声波接收器用于接收从目标物体反射回来的超声波，并将其转化为电信号。

同样，压电传感器也可以用作超声波接收器。

3.控制电路：控制电路负责控制超声波发射器和接收器的工作。

例如，它可以通过控制超声波发射器的工作时间来产生超声波脉冲。

同时，控制电路还需要接收超声波接收器输出的电信号，并通过计时器来测量声波从发射到接收的时间差。

4.显示屏：显示屏用于显示测距结果，通过显示屏可以直观地观察到目标物体与传感器的距离。

三、软件设计1.信号处理：在接收到超声波接收器输出的电信号后，需要对信号进行处理。

通常情况下，控制电路会将接收到的信号由模拟信号转换为数字信号。

然后，可以使用特定的算法对数字信号进行处理，例如滤波、峰值检测等，以获取稳定的距离数据。

2.距离计算：根据声波从发射到接收的时间差和声速，可以计算出目标物体与传感器的距离。

计算公式为：距离=速度×时间差。

3.结果显示：最后，将计算得到的距离结果显示在屏幕上，用户可以直接观察到距离结果。

四、总结超声波测距系统是一种简单、实用的测距技术。

通过合理的硬件设计和严密的软件设计，可以实现可靠、准确的测距功能。

同时，超声波测距系统还具有成本低、测量范围广等优点，被广泛应用于自动控制、车辆定位和智能机器人等领域。

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。

基于超声波传感器的测距系统设计毕业设计论文

J I A N G X I N O R M A L U N I V E R S I T Y传感器原理课程设计题目：基于超声波传感器的测距系统院系名称：物理与通信电子学院学生姓名：学生学号：专业：电子信息工程任课老师：完成时间： 2015年6月摘要本文主要介绍了基于超声波传感器的测距系统的工作原理、硬件电路的设计和软件设计。

该测距系统由单片机最小系统模块、温度采集模块、超声波测距模块，LCD显示模块组成。

能够完成距离和温度的测量、显示等功能。

关键词：超声波测距，单片机最小系统，温度采集摘要------------------------------------------------------------------------------------------------- I 1引言 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 22 设计要求---------------------------------------------------------------------------------------- 23 方案论证---------------------------------------------------------------------------------------- 23.1 方案论证与比较 ---------------------------------------------------------------------- 33.2 单片机最小系统模块的方案 ------------------------------------------------------- 33.3温度采集模块的方案----------------------------------------------------------------- 43.4超声波测距模块的方案-------------------------------------------------------------- 43.5 显示模块的方案 ---------------------------------------------------------------------- 4 5 系统设计---------------------------------------------------------------------------------------- 55.1单片机最小系统模块的设计-------------------------------------------------------- 55.1.1复位电路的设计--------------------------------------------------------------- 55.1.2 时钟电路设计----------------------------------------------------------------- 65.1.3单片机的I/O口的分配 ------------------------------------------------------ 65.2 LCD1602显示模块的设计 ---------------------------------------------------------- 75.2.1 1602接口信号说明----------------------------------------------------------- 85.2.2 1602操作时序----------------------------------------------------------------- 85.3 DS18B20温度采集模块的设计 ---------------------------------------------------- 95.3.1 DS18B20的分辨率 --------------------------------------------------------- 105.3.2 DS18B20工作时序图 ------------------------------------------------------ 105.4超声波测距模块的设计------------------------------------------------------------ 116 软件设计-------------------------------------------------------------------------------------- 126.1 程序流程图 -------------------------------------------------------------------------- 136.1.1 主程序流程图--------------------------------------------------------------- 136.1.2 外部中断0流程图--------------------------------------------------------- 146.2子程序设计 --------------------------------------------------------------------------- 146.2.1温度采集模块子程序------------------------------------------------------- 146.2.2 LCD显示子程序------------------------------------------------------------ 167 误差分析-------------------------------------------------------------------------------------- 187.1 温度 ----------------------------------------------------------------------------------- 187.2 障碍物表面材料 -------------------------------------------------------------------- 187.3 超声波模块探头距离 -------------------------------------------------------------- 18 8总结 -------------------------------------------------------------------------------------------- 18 参考文献----------------------------------------------------------------------------------------- 19 附录一：源程序-------------------------------------------------------------------------------- 20 附录二：实物图-------------------------------------------------------------------------------- 261引言近年来，随着电子测量技术的发展，运用超声波作出精确测量已成可能。

基于单片机的超声波测距系统设计

基于单片机的超声波测距系统设计超声波测距系统在物联网和机器人等领域有着广泛的应用。

超声波作为一种非接触的测量方式，可以有效地避免物体表面的污染，适用于各种环境下的距离测量。

本文将介绍基于单片机的超声波测距系统的设计方法。

超声波测距的原理超声波测距是基于声波传播时间的测量。

超声波发射器发出超声波，经物体反射后被接收器接收。

根据声波的传播速度和接收时间，可以计算出超声波的传播距离。

常用的超声波频率为40kHz左右，其传播速度约为340m/s。

单片机与超声波测距在超声波测距系统中，单片机作为主控制器，负责控制整个系统的运行。

它接收来自超声波发射器的信号，触发超声波的发送，并计时等待超声波的返回。

当超声波被接收器接收时，单片机通过计算时间差来计算距离。

距离计算距离计算公式为：距离 =声速×时间差 / 2。

在系统中，声速是已知量，因此关键是准确测量时间差。

单片机通过计时器来精确测量从超声波发射到接收的时间，从而计算出距离。

误差分析超声波测距系统可能出现的误差主要有以下几种：1、计时器计时误差：这是时间测量误差的主要来源。

为提高计时精度，可以使用高精度的计时器或者采取软件滤波算法来降低误差。

2、声速误差：由于环境温度、湿度等因素的影响，声速可能会发生变化，从而影响测量结果。

可以通过引入温度传感器来对声速进行补偿，以减小误差。

3、反射面误差：由于被测物体的表面形状和质地等原因，超声波可能无法完全反射回来，导致测量结果偏小。

为减少误差，可以在发射端和接收端加装角度调节装置，使超声波尽量垂直于被测物体表面。

应用实例以下是一个基于单片机的超声波测距系统的设计实例：1、硬件选择：选用STM32F103C8T6单片机作为主控制器，并选用HC-SR04超声波传感器作为超声波发射和接收器。

该传感器具有外接和控制电路简单、性能稳定、可靠性高等优点。

2、硬件连接：将超声波传感器的Trig和Echo引脚分别连接到单片机的GPIO口，以控制超声波的发射和接收。

基于51单片机的超声波测距系统设计

基于51单片机的超声波测距系统设计超声波测距系统在工业自动化、智能机器人等领域有着广泛的应用。

本文将介绍一种基于51单片机的超声波测距系统设计，包括硬件设计和软件设计两个方面。

1.硬件设计硬件设计是超声波测距系统设计的基础，下面是一些主要的硬件设计要点。

（1）传感器模块：选择适合的超声波传感器模块作为测距传感器。

传感器模块一般包括一个超声波发射器和一个超声波接收器。

通过发送超声波脉冲，并测量收到的回波时间来计算距离。

（2）51单片机：选择一款适合的51单片机作为主控芯片。

常用的型号有AT89S51、AT89C52等。

51单片机具有丰富的外设资源，且易于编程。

（3）显示模块：可以选择常见的数码管、液晶显示屏等显示模块来显示测距结果。

（4）电源模块：设计稳定、可靠的电源模块，为系统提供电源供电。

2.软件设计软件设计是实现超声波测距系统的关键，下面是一些主要的软件设计要点。

（1）超声波发射与接收：通过51单片机的IO口驱动超声波传感器模块进行发射与接收。

超声波发射一般只需要发送一个脉冲，而超声波接收则需要采集到回波信号，可以使用定时器或外部中断来实现信号的接收。

（2）测距算法：根据超声波发射和接收的时间间隔，可以通过测距算法来计算出距离。

最常用的测距算法是利用声速的速度和回波时间的一半来计算距离。

（3）数据处理与显示：将测得的距离数据进行处理，并使用显示模块将结果显示出来。

可以选择合适的数码管显示驱动方式或液晶显示屏驱动方式。

（4）系统控制：根据实际需求，可以对系统进行控制，如设置报警阈值，当距离超出阈值时发出报警信号。

3.系统功能与扩展超声波测距系统设计完成后，可以加入一些额外的功能与扩展，以提高系统的实用性和性能。

（1）多点测距：可以设计多个传感器模块，实现多点测距功能，适用于复杂的环境。

（2）数据存储与通信：可以将测得的距离数据存储到外部存储器，如EEPROM或SD卡，并通过串口通信或无线通信方式将数据传输到上位机进行进一步处理。

超声波传感器测距系统的设计

超声波传感器测距系统的设计摘要:超声波是一种频率高于20KHz的声波,可用于测距、测速、清理等。

本文介绍基于美国Senscomp公司生产的600系列超声波传感器、温度传感器的单片机测距系统的设计。

关键词:超声波单片机频率温度超声波是指振动频率大于20KHz以上的,人在自然环境下无法听到和感受到的声波。

超声波的波长比一般声波要短,具有较好的方向性,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。

本文超声波测距系统选用了600系列智能传感器——615088超声波传感器,温度传感器——DS18B20,微处理器采用了ATMEL公司的AT89C52。

本文对此超声波测距系统进行了分析与介绍。

1、超声波测距原理超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知,测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间,根据发射和接收的时间计算出发射点到障碍物的实际距离。

测距的公式表示为“L=C×T”,公式中L为测量的距离长度;C为超声波在空气中的传播速度;T为测量距离传播的时间差（T为发射到接收时间数值的一半）。

2、超声波测距误差分析从测距公式L=C×T中看出超声波测距的误差由超声波的传送速度和超声波的传送时间引起的。

在空气中的传送速度随着温度的上升而加快,超声波在空气中传播速度与温度的变化关系公式表示为“C＝C0＋0.607T”,C的单位是m/s;C0是指零度时的声波速度331.4m/s;T是指实际温度值,单位是℃。

在超声波传播速度准确的前提下,测量距离的传播时间差只要达到微秒级,就能保证测距误差小于1mm。

使用AT89C52单片机外接晶振频率为12M时,AT89C52单片机的计数器可以方便的计数到1微妙的精度,这样就能保证时间误差在1mm内。

通过分析超声波测距误差产生的原因,提高测量时间差到微秒级,以及用DS18B20温度传感器进行超声波传播速度的补偿后,设计的高精度超声波测距系统就能达到毫米级的测量精度。

基于51单片机超声波测距仪设计

基于51单片机超声波测距仪设计超声波测距仪是一种应用较为广泛的测量设备，可以用于测量物体与超声波传感器之间的距离。

本文将基于51单片机设计一个简单的超声波测距仪，并介绍其原理、硬件电路和程序设计。

一、原理介绍：超声波测距仪的工作原理是利用超声波传感器发射超声波，并接收其反射回来的波，通过计算发射和接收之间的时间差，从而确定物体与传感器之间的距离。

超声波的传播速度在空气中近似为331.4m/s，根据速度与时间关系，可以通过测量时间来计算距离。

二、硬件电路设计：1.超声波模块：选用一个常见的超声波模块，包括超声波发射器和接收器。

2.51单片机：使用51单片机作为控制器，负责控制超声波模块和处理测距数据。

3.LCD显示屏：连接一个LCD显示屏，用于显示测距结果。

4.连接电路：将超声波发射器和接收器分别连接到单片机的引脚，将LCD显示屏连接到单片机的相应引脚。

三、程序设计：1.初始化：包括初始化单片机的GPIO引脚、定时器以及其他必要的设置。

2.发送信号：发射一个超声波信号，通过超声波模块的引脚控制。

此时，启动定时器开始计时。

3.接收信号：当接收到超声波的反射信号时，停止定时器，记录计时的时间差。

根据超声波传播速度，可以计算出距离。

4.显示结果：将测得的距离数据显示在LCD显示屏上。

四、实现效果：通过以上设计，可以实现一个简单的超声波测距仪。

在实际应用中，可以根据需求扩展功能，例如增加报警功能、计算速度等。

总结：本文基于51单片机设计了一个超声波测距仪，包括硬件电路设计和程序设计。

通过该设备可以实现对物体与超声波传感器之间的距离进行测量，并将结果显示在LCD显示屏上。

该设计只是一个基本的框架，可以根据需要进行进一步的改进和优化。

超声波传感器应用系统设计

超声波传感器应用系统设计摘要本文介绍了一款基于DSP的超声波测距系统，目的在于测量障碍物的距离。

课题初步计划在室内静态测距，显示所测距离，当距离小于设定值时自动报警。

已知超声波在空气中的传播速度，只要测得超声波往返的时间，就可以求出障碍物的距离。

本系统以超声波传感器为基础，DSP芯片TMS320VC5402来控制完成数据采集、处理、显示和报警。

首先由DSP控制发出超声波并开始计时。

超声波遇到障碍物后反射，反射回来的衰减信号被超声波传感器接收。

衰减信号被放大和A/ D 转换后输入到DSP 芯片进行处理。

这样就得到了超声波的传输时间，从而计算出障碍物的距离。

软件部分则是通过CCS软件来完成的。

实验后表明：在障碍物距离较近时，所测距离精确度和重复性更高。

该系统主要技术指标达到了设计要求。

最后分析了误差原因，并提出了完善措施。

关键词：超声波传感器 DSP TMS320VC5402 测距Ultrasonic sensor system design Abstract：This paper introduces an ultrasonic ranging system based on DSP . The purpose is to measure the distance of the obstacles. P reliminary plan is in indoor location and display the distance.When the distance is less than the set, automatic alarm starts.We know the propagation speed of ultrasonic.As long as the ultrasonic from time, we can work out the distance of the obstacles.The system is based on ultrasonic sensors and DSP chip TMS320VC5402 control the data acquisition, processing, display and alarm.First of all, DSP control ultrasonic and a timing starts.After Meeting obstacles,Ultrasonic reflects and Ultrasonic ultrasonic sensor is receiving.Attenuation signal is amplifier and A/D conversion, it is input to the DSP for processing. This will give the ultrasonic transmission time, so as to calculate the distance of the obstacles. Software is done with software of CCS.The experiment shows that: When obstacles distance is close, the precision and repeatability of distance are higher.The system mainly technical indexes reach the requirements. Finally, I analyzes the error causes and puts forward measures to improve.Key words：Ultrasonic sensor DSP TMS320VC5402 Distance measurement目录摘要 (I)Ultrasonic sensor system design (II)第1章前言 (1)1.1 超声检测发展综述 (1)1.2 超声传感器介绍 (2)1.2.1 超声传感器的原理及结构 (2)1.2.2 超声传感器的特性 (5)第2章超声测距系统的总体方案 (7)2.1 超声测距系统的总体思路 (7)2.2 系统主要参数考虑 (8)2.2.1 传感器的指向角θ (8)2.2.2 测距仪的工作频率 (8)2.2.3 声速 (9)2.2.4 发射脉冲宽度 (9)2.2.5 测量盲区 (10)2.3 发射电路的方案设计 (10)2.3.1 发射波形 (10)2.3.2 发射波形的数学模型 (11)2.3.3 发射电压 (11)2.4 接收放大器的方案设计 (12)2.5 检测单元的方案设计 (13)2.6 显示单元的方案设计 (16)第3章硬件设计 (18)3.1 DSP 最小系统设计 (18)3.1.1 电源电路 (18)3.1.2 复位电路 (19)3.1.3 时钟电路 (20)3.1.4 外扩存储器 (21)3.2 发射电路 (22)3.3 接收电路 (23)3.4 放大和滤波电路 (23)3.5 温度检测电路 (24)第4章软件设计 (25)4.1 主程序 (25)4.2 超声波发射程序和接收中断程序 (26)结论 (27)致谢 (29)参考文献 (30)附录一： Protel 仿真PCB板 (33)第1章前言1.1 超声检测发展综述高速度、高效率是现代工业的标志，而这是建立在高质量的基础之上的。

毕业设计超声波测距仪设计

毕业设计超声波测距仪设计（以下内容仅供参考）一、设计要求1.设计一款超声波测距仪，最大测量距离为5米。

2.能够实现实时测量距离。

3.具有屏幕显示测距结果。

4.能够通过按键控制实现最大距离设置。

二、设计方案1.硬件设计2.软件设计1.硬件设计超声波测距仪主要由以下部分组成：1）Arduino UNO开发板Arduino UNO开发板是一款开源的硬件平台，基于ATmega328P单片机。

可以通过编写软件来控制它，从而实现各种功能。

在该设计中，我们使用Arduino UNO作为超声波测距仪的主控板。

2）超声波传感器超声波传感器是超声波测距仪的核心部分。

它通过发射和接收超声波，来测量被测物体和传感器间的距离。

在该设计中，我们使用HC-SR04超声波传感器。

3）1602液晶显示屏1602液晶显示屏是用于在超声波测距仪中显示测距结果的显示设备。

4）按键按键用于设置最大距离。

5）发光二极管发光二极管用于指示测量状态。

2.软件设计超声波测距仪的软件设计主要包括以下三个部分：1）超声波测距的程序设计该部分主要负责调用超声波传感器进行距离测量，并返回测量结果。

2）LCD1602数字显示的程序设计该部分主要负责在1602液晶显示屏上显示测量结果。

3）设置最大距离的程序设计该部分主要负责通过按键设置最大距离。

三、系统实现1.硬件实现超声波传感器通过引脚连接到Arduino UNO的第8、9、10、11号IO口（分别为Trig、Echo、Vcc、GND），1602液晶显示屏通过引脚连接到Arduino UNO的第12、13、6、7、5、4号IO口（分别为RS、EN、D4、D5、D6、D7），按键通过引脚连接到Arduino UNO的第3号IO口，发光二极管通过引脚连接到Arduino UNO的第2号IO口。

2.软件实现1）超声波测距程序设计：首先定义Trig、Echo两个引脚，然后定义pulseIn函数，这个函数的作用是等待Echo引脚输出一个高电平，然后返回Echo引脚的高电平持续时间（us）。

超声波测距系统的设计

超声波测距系统的设计引言：超声波测距系统是一种常见的距离测量技术，利用超声波在空气中传播时的特性进行测量。

相对于光学传感器，超声波测距系统具有较低的成本、较小的体积和更大的测量范围。

因此，在工业自动化、机器人导航和智能设备等领域具有广阔的应用前景。

本文将介绍超声波测距系统的设计原理、硬件配置和软件实现，以及一些常见的应用案例。

一、设计原理：超声波测距系统的设计基于声音在空气中的传播速度，即声速。

根据超声波经过物体并反射回来所花费的时间，可以计算出物体与传感器之间的距离。

一般来说，超声波传感器由发射器和接收器组成。

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信号。

通过计算发射和接收的时间差，可以得到物体与传感器的距离。

由于超声波的传播速度与环境条件有关，如温度、湿度等，所以在进行距离计算时需要进行修正。

二、硬件配置：选择合适的超声波传感器是设计中的第一步。

一般来说，超声波传感器的频率越高，测量精度越高，但测量距离也越短。

因此，在选择传感器时需要根据具体应用需求进行权衡。

另外，传感器的外观尺寸和接口类型也需要考虑，以便与其他硬件设备进行连接。

控制电路主要由单片机和时钟模块组成。

单片机负责接收超声波信号，并通过定时器记录接收到信号的时间点。

时钟模块用于计时，以确定超声波传播的时间差。

显示电路可以选择LCD显示屏或数码管等设备。

显示电路的设计取决于测量结果的格式和精度要求。

一般来说，LCD显示屏具有更好的显示效果，但成本较高，而数码管则相对便宜但显示效果较差。

根据具体应用需求选择合适的显示电路。

三、软件实现：距离计算部分根据接收到信号的时间差和声速进行计算。

由于超声波的传播速度与环境条件有关，所以需要根据实际环境和传感器的特性进行修正。

通常可以通过校准来确定修正系数，并将其应用于距离计算公式中。

除了基本的测距功能，超声波测距系统还可以提供其他功能，如障碍物检测、移动物体跟踪等。

这些功能的实现主要依靠信号处理和算法设计。