超声波测距课程设计样本
超声波测距课程设计
超声波测距课程设计一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握超声波测距的基本原理和方法，能够运用超声波测距技术解决实际问题。
具体来说，知识目标包括：了解超声波的基本特性；掌握超声波发射、接收和反射的原理；理解超声波测距的数学模型。
技能目标包括：能够使用超声波测距仪器进行测量；能够根据测量数据计算距离；能够分析测量结果的误差和可靠性。
情感态度价值观目标包括：培养学生的科学探究精神；培养学生的团队合作能力；使学生认识到超声波技术在生产和生活中的应用和价值。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括三个部分：超声波的基本概念、超声波测距的原理和超声波测距的应用。
首先，介绍超声波的定义、特点和应用领域；其次，讲解超声波测距的原理，包括发射、接收和反射的过程；最后，介绍超声波测距在生产和生活中的应用案例。
三、教学方法为了实现教学目标，本节课采用多种教学方法相结合的方式。
首先，运用讲授法，清晰地讲解超声波的基本概念和测距原理；其次，采用讨论法，引导学生分组讨论超声波测距的应用场景，增强学生的参与感和合作意识；再次，利用实验法，让学生亲自动手操作超声波测距仪器，提高学生的实践能力；最后，运用案例分析法，分析实际案例中超声波测距技术的应用，帮助学生将理论知识与实际应用相结合。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，本节课准备了丰富的教学资源。
教材方面，选用《物理》课本中关于超声波测距的相关章节；参考书方面，推荐学生阅读《超声波技术与应用》等书籍；多媒体资料方面，准备了一些关于超声波测距的实验视频和动画演示；实验设备方面，准备了超声波测距仪器、计算机等设备，以便学生进行实际操作和数据处理。
通过这些教学资源，旨在丰富学生的学习体验，提高教学效果。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本节课采用多元化的评估方式。
首先，通过课堂讨论、提问等形式的平时表现评估，考查学生的参与度和理解程度；其次，通过作业评估，检验学生对超声波测距原理和应用的掌握情况；最后，通过课后实验报告和考试，评估学生的实践操作能力和理论知识的运用水平。
超声波测距离课程设计
超声波测距离课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生了解超声波的基本概念，理解超声波测距的原理；2. 掌握超声波测距的公式及其在实际应用中的计算方法；3. 了解超声波测距仪器的构造、功能及使用方法。
技能目标：1. 培养学生动手操作超声波测距仪器的技能，能熟练进行距离测量；2. 培养学生运用物理知识解决实际问题的能力，能根据测量数据进行分析和计算；3. 培养学生通过团队合作，进行超声波测距实验的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对物理学科的兴趣，激发学习热情；2. 培养学生严谨的科学态度，注重实验数据的准确性；3. 培养学生将物理知识应用于实际生活的意识，增强实践操作能力。
课程性质：本课程为物理学科实验课程，旨在让学生通过实际操作，深入理解超声波测距的原理和实际应用。
学生特点：学生具备一定的物理基础知识，对实验操作感兴趣，但可能对超声波相关知识较为陌生。
教学要求：注重理论与实践相结合，强调实验操作技能的培养，引导学生运用所学知识解决实际问题。
在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，以便进行教学设计和评估。
二、教学内容1. 理论知识：- 超声波基本概念及其传播特性；- 超声波测距原理及公式推导；- 超声波测距仪器的构造、功能及使用方法。
参考教材章节：第五章“声现象”第3节“超声波及其应用”。
2. 实践操作：- 超声波测距仪器的操作步骤；- 实际距离测量及数据记录；- 数据分析及计算方法。
3. 教学大纲安排：- 第一课时：导入超声波基本概念，讲解超声波传播特性，介绍测距原理；- 第二课时：推导超声波测距公式，讲解测距仪器的构造及使用方法；- 第三课时：分组进行实践操作，学生动手测量距离，记录数据；- 第四课时：分析测量数据，总结实验结果，讨论实际应用。
教学内容确保科学性和系统性，注重理论与实践相结合，使学生在掌握基础知识的同时，提高实践操作能力。
教学进度安排合理，确保学生充分消化吸收所学内容。
超声波传感器测距的教案
超声波传感器测距的教案教案一课题：超声波传感器测距教学目标：1. 让学生理解超声波传感器的工作原理和应用。
2. 学生能够掌握超声波传感器测距的方法和步骤。
3. 通过实验探究，培养学生的科学思维和实践能力。
4. 激发学生对科学技术的兴趣和探索精神。
教学重点与难点：- 教学重点：超声波传感器的工作原理和测距方法。
- 教学难点：理解超声波传播过程中的时间与距离的关系。
教学方法：实验探究法、小组合作法教学过程：一、导入新课展示一些利用超声波传感器的实际应用场景，如倒车雷达、自动门等，引导学生思考超声波是如何实现测距功能的。
二、新课讲授1. 讲解超声波的特性，如方向性好、穿透力强等。
2. 引出超声波传感器，结合实物介绍其结构和组成部分。
3. 阐述超声波传感器测距的原理：通过发射超声波并接收反射波，根据时间差计算距离。
三、实验探究1. 分组进行实验，每组一套超声波传感器实验装置。
2. 教师指导学生进行实验操作，包括连接电路、设置参数等。
对话示例：师：“同学们，现在大家开始分组进行实验，先检查一下实验装置是否齐全，然后按照步骤进行操作。
”生：“好的，老师。
”师：“在连接电路的时候要注意正负极哦，有不明白的随时问老师。
”3. 记录实验数据，如发射和接收的时间差。
四、数据分析与讨论1. 各小组汇报实验数据。
2. 共同分析数据，探讨影响测距精度的因素。
对话示例：师：“请各个小组把你们的实验数据分享一下。
”生：“我们这组测了几个不同距离的数据……”师：“大家一起来分析一下这些数据，看看能发现什么问题。
”五、知识拓展介绍超声波传感器在其他领域的应用，如工业自动化、医疗等。
六、总结归纳1. 回顾本节课的重点内容：超声波传感器的原理和测距方法。
2. 强调实验过程中的注意事项和科学态度。
教材分析：本节课的内容紧密结合实际应用，通过对超声波传感器的学习，使学生了解现代科技在日常生活中的应用。
教材内容循序渐进，从超声波的基本特性到传感器的工作原理，再到具体的测距方法，有利于学生逐步掌握知识。
超声波测距课程设计
目录.、八、-刖言1课题设计目的及意义-------------------------------- 11.1设计的目的------------------------------------- 11.2设计的意义------------------------------------- 1 1.3课题设计的任务和要求正文1课程的方案设计---------------------------------- 21.1系统整体方案----------------------------------- 21.2系统整体方案的论证------------------------------- 22 系统的硬件结构设计-------------------------------- 22.1 51系列单片机的功能特点及测距原理----------------------- 32.1.1 51 系列单片机的功能特点-------------------------- 32.1.2单片机实现测距原理----------------------------- 32.2超声波电路结构---------------------------------- 42.3超声波测距系统的硬件电路设计------------------------- 42.4 PCB版图设计---------------------------------- 53系统软件的设计-----------3.1超声波测距仪的算法设计-3.2主程序流程图--------------3.3单片机部分C语言程序 -----3.4超声波测距部分C语言程序4实物制作------------------------------------- 174.1电路板焊接及连线图------------------------------- 174.2实物调试效果图---------------------------------- 184.3焊接电路板时所遇问题------------------------------ 195总结--------------------------------------- 6致谢-------------------------------------2020 --- 6-——77-----8——11附录20、八、亠刖言1课题设计目的及意义1.1设计的目的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。
超声波测距器课程设计
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误差分析：对测量结果的影响及误 差范围
实验与测试：通过实验数据验证误 差分析及优化效果
总结与展望
课程设计总结
超声波测距原理： 介绍了超声波测距 的基本原理和实现 方法。
系统设计：详细阐述 了超声波测距器的系 统设计，包括硬件和 软件的设计方案。
实验结果：展示了实 验数据和结果，验证 了超声波测距器的准 确性和可靠性。
测试方案与步骤
测试环境搭建：确保 测试环境符合要求， 包括超声波测距器、 接收器、信号发生器 等设备的连接和调试。
据处理与分析：对 测试数据进行处理和 分析，评估超声波测 距器的性能和精度。
测试结果总结：根据 测试结果，对超声波 测距器的性能和精度 进行总结和评价。
信号转换：将模拟 信号转换为数字信 号，便于处理和传 输
显示模块设计
显示模块的作用：实时显示测量距 离和测量结果
显示模块的接口：与主控板相连， 接收主控板的信号并显示
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显示模块的组成：LED显示屏、驱 动芯片和排线
显示模块的设计要点：考虑显示效 果、功耗和稳定性等方面的要求
测试结果分析
测试环境：详细描述测试的环 境、设备、条件等
测试过程：简述测试的具体步 骤和操作流程
测试数据：记录和分析测试过 程中的各项数据和结果
结果分析：对测试数据进行分 析和解释，得出结论和经验教 训
误差分析与优化
误差来源：设备精度、环境因素、 操作不当等
优化方法：提高设备精度、改进测 量方法、加强操作规范等
感谢您的观看
汇报人：
超声波测距器软 件设计
超声波测距设计毕业设计
超声波测距设计毕业设计一、引言距离测量在许多领域都具有重要的应用，如工业自动化、机器人导航、汽车防撞等。
超声波测距作为一种非接触式的测量方法，具有测量精度高、响应速度快、成本低等优点，因此在实际工程中得到了广泛的应用。
本次毕业设计旨在设计一种基于超声波的测距系统，实现对目标物体距离的准确测量。
二、超声波测距原理超声波是一种频率高于 20kHz 的机械波，其在空气中的传播速度约为 340m/s。
超声波测距的原理是通过发射超声波脉冲，并测量其从发射到接收的时间间隔，然后根据声速和时间间隔计算出目标物体与传感器之间的距离。
假设发射超声波脉冲的时刻为 t1，接收到回波的时刻为 t2，声速为c，距离为 d，则距离 d 可以通过以下公式计算：d ＝ c ×（t2 t1) ／ 2三、系统硬件设计（一）超声波发射模块超声波发射模块主要由超声波换能器和驱动电路组成。
超声波换能器将电信号转换为超声波信号发射出去，驱动电路则提供足够的功率和电压来驱动换能器工作。
（二）超声波接收模块超声波接收模块主要由超声波换能器、前置放大器、带通滤波器和比较器组成。
换能器将接收到的超声波信号转换为电信号，前置放大器对信号进行放大，带通滤波器去除噪声和干扰，比较器将信号整形为方波信号。
（三）控制与处理模块控制与处理模块采用单片机作为核心，负责控制超声波的发射和接收，测量时间间隔，并计算距离。
同时，单片机还可以将测量结果通过显示模块进行显示，或者通过通信模块与上位机进行通信。
（四）显示模块显示模块用于显示测量结果，可以采用液晶显示屏（LCD）或数码管。
（五）电源模块电源模块为整个系统提供稳定的电源，包括 5V 和 33V 等不同的电压等级。
四、系统软件设计（一）主程序流程系统上电后，首先进行初始化操作，包括单片机的初始化、定时器的初始化、端口的初始化等。
然后进入主循环，不断地发射超声波脉冲，并等待接收回波。
当接收到回波后，计算距离，并进行显示或通信。
超声波测距仪课程设计
超声波测距仪课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解超声波的基本概念，掌握超声波在空气中的传播速度及计算方法。
2. 学生能描述超声波测距仪的原理，了解其组成部分及工作过程。
3. 学生能运用数学知识，根据超声波的反射时间计算出距离。
技能目标：1. 学生能够使用超声波测距仪进行实验操作，并正确读取数据。
2. 学生能够通过小组合作，进行简单的超声波测距仪组装和调试。
3. 学生能够运用所学的知识，设计并实施简单的距离测量实验。
情感态度价值观目标：1. 学生能够培养对物理现象的好奇心，提高对科学技术的兴趣。
2. 学生通过动手实践，培养解决问题的能力和创新精神。
3. 学生能够认识到超声波测距技术在现实生活中的应用，提高学习的社会责任感。
分析课程性质、学生特点和教学要求：本课程为物理学科实验课，适用于八年级学生。
学生在前期已经学习了声音的传播、速度计算等基础知识。
课程以实验操作为主，注重培养学生的动手能力和实际应用能力。
教学要求以学生为主体，教师为主导，引导学生主动探究，发挥学生的主观能动性。
二、教学内容1. 理论知识：- 声波基本概念复习：声波传播、速度计算。
- 超声波特性：频率、波长、传播速度。
- 超声波测距原理：回声定位、时间差法。
2. 实践操作：- 超声波测距仪的构造：探头、发射接收器、显示屏。
- 实验步骤：安装、调试、测量、数据处理。
- 实验注意事项：安全操作、数据准确性。
3. 教学大纲安排：- 第一课时：复习声波知识，介绍超声波特性。
- 第二课时：讲解超声波测距原理，展示测距仪构造。
- 第三课时：分组实验，动手操作超声波测距仪。
- 第四课时：分析实验数据，讨论测量误差原因。
4. 教材章节：- 《物理》八年级下册：第二章 声现象，第四节 声的利用。
- 《物理实验》八年级下册：实验十二 超声波测距。
教学内容确保科学性和系统性，结合课程目标，注重理论与实践相结合，提高学生对超声波测距技术的理解和应用能力。
八年级物理上册《超声波测距》教案、教学设计
4.布置适量的练习题，涵盖超声波测距的基本概念、原理和应用，要求学生在课后独立完成。此作业有助于巩固所学知识，提高学生的解题能力。
5.鼓励学生进行拓展研究，了解超声波在除测距以外的其他领域（如医疗、工业等）的应用，并撰写一篇研究报告。此作业旨在培养学生的自主学习能力和科研意识。
（三）情感态度与价值观
1.培养学生对物理科学的兴趣和好奇心，激发学生学习物理的热情。
2.引导学生关注科技发展，了解超声波测距技术在生活中的应用，增强学生的科技意识。
3.培养学生尊重事实、严谨求实的科学态度，养成勇于探索、善于质疑的学习习惯。
4.通过学习超声波测距技术，使学生认识到科学技术对人类社会发展的作用，培养学生的社会责任感和创新精神。
4.知识拓展：介绍超声波测距在生活中的其他应用，如工业检测、建筑测量等，拓宽学生的知识视野。
5.总结与评价：对本节课所学内容进行总结，巩固学生对超声波测距的理解。鼓励学生发表自己的观点，培养学生的创新意识。
6.课后作业：布置与超声波测距相关的练习题，巩固所学知识。同时，鼓励学生进行拓展研究，了解超声波在其他领域的应用。
教学设计：
1.导入：以生活中的实际例子引出超声波测距，如汽车倒车雷达、盲人导航仪等，激发学生学习兴趣。
2.新课导入：介绍超声波的基本概念、产生、传播和接收过程，引导学生了解超声波的特性。
3.理论学习：讲解超声波测距的原理，通过示意图和实际操作，使学生理解超声波测距的原理和方法。
4.实践操作：组织学生分组进行超声波测距实验，让学生亲身体验超声波测距的过程，提高学生的实践能力。
超声波测距课程设计
超声波测距仪一、概述超声波测距学习板，可应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控，也可用于如液位、井深、管道长度的测量等场合。
要求测量范围在0.27~4.00m，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。
二、设计要求；1．使用超声波测距仪测量距离。
2．测量精度到达1cm。
3．更好地理解超声波传感器。
三、设计思路；首先利用单片机输出一个40KHZ的信号，把信号引入到与超声波发射器相连的信号引脚上，再由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，途中碰到障碍物返回，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。
超声波接收器再通过一个解码器，当无信号返回时解码器输出高电平，当有信号返回时解码器输出低电平。
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，即：S=VT/2。
最后使用共阳7段数码管动态显示出测量距离。
四、硬件设计与实现；1、AT89S51单片机最小系统超声波测距仪首先必须输出一个40KHZ的信号，所以可以利用单片机最小系统，使其中1脚输出40KHZ的高低电平信号。
单片机的最小系统包括：时钟振荡电路、复位电路、电源电路、程序储存控制电路。
时钟振荡电路必须在XTAL1和XTAL2之间跨接晶体振荡器和微调电容，晶体振荡器常用12M，电容用30pf；复位电路包括上电复位与按键复位，可利用电容充电与按下按键来实现复位功能,电容使用电解电容22uf，电阻1K。
程序储存控制由内部启动，所以直接接入5V高电平。
2. 超声波发射电路由于电片机输出的电流较小，远远不能启动超声波发射器，所以发射电路最主要的是需要1个驱动电路将40KHZ的信号输给T/R40超声波发射器。
常用3个反向器既可，可是由于自己对三极管驱动电路较为了解，用三极管的成本又较低，所以在刚开始选择了使用三极管驱动电路。
三极管使用9012的PNP管。
超声波测距毕业课程设计
软件算法流程与编程实现
主程序流程
初始化系统参数、启动测距流程、等 待用户输入、处理测距结果等。
02
超声波发射子程序
根据用户输入的测距指令，控制超声 波发射模块发射特定频率的超声波信 号。
01
数据处理子程序
对计算得到的距离结果进行数据处理 ，如去除异常值、求平均值等，以提 高测距精度和稳定性。
05
03
实验验证结果展示
实验条件
描述实验环境、使用的测量设备和样品等。
实验数据
展示原始测量数据和经过处理后的数据，可 以用表格或图表形式呈现。
误差分析
对实验数据进行统计分析，计算各类误差的 大小，并评估其对测量结果的影响。
结论
总结减小误差措施的效果，并讨论进一步改 进的可能性。
06 课程设计总结与展望
本次课程设计成果回顾
系统集成优化
改进系统结构设计和集成方式， 提高系统整体性能和可靠性；优 化电源管理和散热设计，确保系 统长时间稳定运行。
05 误差来源分析及减小误差 措施研究
误差来源识别与分类
01
系统误差
由于测量原理、仪器设计或环境 因素等引起的固定或规律性误差 。
随机误差
02
03
操作误差
由不可预测的随机因素（如环境 温度、湿度的微小变化）引起的 误差。
由于操作不当或测量条件不稳定 （如探头不稳定、耦合剂使用不 当）引起的误差。
减小误差方法论述
01
系统误差校正
02
通过理论计算或实验方法对系统进行校准。
采用更精确的测量标准和仪器。
03
减小误差方法论述
提高测量系统的信噪比。
采用多次测量取平均值的 方法。
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。
超声波测距系统毕业设计
超声波测距系统毕业设计超声波测距系统毕业设计随着科技的不断发展，超声波测距系统在工业控制、安防监控、智能交通等领域得到了广泛应用。
本文将介绍一个基于超声波原理的测距系统的毕业设计。
一、引言超声波测距系统是一种利用超声波传感器测量距离的技术。
它通过发射超声波信号并接收回波，根据声波的传播时间来计算出目标物体与传感器的距离。
超声波测距系统具有测量精度高、反应速度快、适用范围广等优点，因此在许多领域得到了广泛应用。
二、设计目标本毕业设计的目标是设计一个超声波测距系统，能够准确测量目标物体与传感器之间的距离，并能够实时显示测量结果。
三、系统硬件设计1. 超声波传感器选择在设计中，我们选择了一款性能稳定、测量范围广的超声波传感器。
该传感器具有高频率、高精度的特点，能够满足我们的测量需求。
2. 控制电路设计为了实现测距系统的功能，我们设计了一个控制电路。
该电路能够控制超声波传感器的发射和接收，并将接收到的信号进行处理。
通过微控制器的控制，我们能够实现对测距系统的操作和参数调节。
四、系统软件设计1. 数据处理算法在接收到超声波传感器的回波信号后，我们需要对信号进行处理，以得到准确的距离测量结果。
我们采用了一种基于时间差的测量方法，通过计算声波传播时间和声速，可以得到目标物体与传感器之间的距离。
2. 显示界面设计为了方便用户使用和观察测量结果，我们设计了一个显示界面。
该界面能够实时显示测量结果，并提供一些操作选项，如单位切换、历史数据查看等功能。
五、系统测试与优化在完成硬件和软件设计后，我们对系统进行了测试。
通过与实际测量结果进行对比，我们发现系统的测量精度较高，能够满足设计要求。
然而，在实际使用中，我们还发现了一些问题，如测量范围受限、环境干扰等。
为了解决这些问题，我们对系统进行了优化，如增加滤波器、改进算法等。
六、总结与展望通过本次毕业设计，我们成功设计并实现了一个基于超声波原理的测距系统。
该系统具有测量精度高、反应速度快等优点，能够满足实际应用需求。
超声波测距器课程设计
《微机原理及应用》课程设计超声波测距器的设计学生姓名郝强学号20110611113学院名称机电工程学院专业名称机械电子工程指导教师王前2013年12月27日摘要随着科学技术的快速发展，超声波将在科学技术中的应用越来越广。
本文对超声波传感器测距的可能性进行了理论分析，利用模拟电子、数字电子、微机接口、超声波换能器、以及超声波在介质的传播特性等知识，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。
为了保证超声波测距传感器的可靠性和稳定性，采取了相应的抗干扰措施。
就超声波的传播特性，超声波换能器的工作特性、超声波发射、接收、超声微弱信号放大、波形整形、速度变换、语音提示电路及系统功能软件等做了详细说明。
关键词：超声波；传感器；测量距离；控制目录摘要 (2)目录 (3)1.设计目的 (4)2.总体方案 (4)3.硬件设计 (5)3.1 超声波测距器硬件电路设计 (5)3.2.1单片机芯片的选择 (6)3.2.2AT89C51定时计数应用电路 (6)3.3超声波发射电路设计 (6)3.3.1选择超声波发生器类型 (6)3.3.2 超声波发射电路设计 (7)3.4超声波接收电路设计 (8)3.5超声波显示电路设计 (9)4.软件设计 (9)4.1波测距器的算法设计 (10)4.2系统的主控制程序设计 (11)4.3发生子程序设计 (12)4.4接收中断程序设计 (13)4.5显示程序设计 (14)4.6距离计算程序 (15)5.结论 (17)参考文献 (18)1.设计目的超声波测距器，可应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控，也可用于如液位、井深、管道长度的测量等场合。
要求测量范围在0.10～4.00m，测量精度1 cm，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。
超声波测距课程设计
超声波测距课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解超声波的基本概念，掌握超声波在空气中的传播速度和特性；2. 学会使用超声波传感器进行距离测量，理解测距原理；3. 掌握超声波测距的基本计算方法，能够分析测距误差产生的原因。
技能目标：1. 能够正确操作超声波测距仪器，进行距离的准确测量；2. 培养学生动手实践能力，学会组装和调试简单的超声波测距装置；3. 能够运用所学知识解决实际问题，设计简单的超声波测距应用方案。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对物理学科的兴趣，激发学习热情；2. 培养学生的团队协作精神，学会与他人共同探究问题；3. 增强学生的环保意识，认识到科技在环保领域的应用价值。
课程性质：本课程属于物理学科，以实验和实践为主，注重培养学生的动手能力和实际应用能力。
学生特点：学生处于初中年级，具有一定的物理基础，对新鲜事物充满好奇心，喜欢动手实践。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，以实验为主，让学生在实践中掌握知识，提高技能。
同时，注重培养学生的团队协作能力和情感态度价值观。
通过本课程的学习，使学生能够将所学知识应用于实际生活中，提高解决问题的能力。
二、教学内容1. 理论知识：- 超声波的定义、特性及其在空气中的传播速度；- 超声波测距原理，包括发射、接收和反射过程；- 测距误差分析，包括系统误差和随机误差；- 超声波传感器的工作原理和结构。
2. 实践操作：- 超声波测距仪器的使用方法，包括组装、调试和操作；- 实际距离测量，通过实验掌握超声波测距技术；- 测距数据的处理和分析，提高测距精度；- 设计简单的超声波测距应用方案，如停车场自动计费系统。
3. 教学大纲安排：- 第一课时：介绍超声波基本概念，学习测距原理；- 第二课时：学习超声波传感器结构，了解其在测距中的应用；- 第三课时：实践操作，学会使用超声波测距仪器进行距离测量；- 第四课时：分析测距误差，探讨提高测距精度的方法；- 第五课时：设计超声波测距应用方案，进行成果展示。
超声波测距系统课程设计
超声波测距系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解超声波的基本概念，掌握超声波测距的原理；2. 学会使用超声波传感器，了解超声波测距系统的组成；3. 掌握超声波测距系统中涉及的计算公式和数据处理方法。
技能目标：1. 能够独立操作超声波测距系统，进行实际距离的测量；2. 培养学生动手实践能力，提高解决问题的能力；3. 学会分析实验数据，提高数据处理和误差分析的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对物理学科的兴趣，激发探索科学的热情；2. 培养学生的团队合作精神，提高沟通协调能力；3. 增强学生对科技创新的认识，培养创新精神和实践能力。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程旨在让学生通过实际操作，掌握超声波测距的基本原理和方法，培养实际应用能力。
课程目标具体、可衡量，以便学生和教师能够清晰地了解课程的预期成果。
通过本课程的学习，学生将能够独立完成超声波测距系统的操作和数据处理，提高自身综合素质。
二、教学内容1. 超声波基本概念：超声波的定义、特点及应用领域；2. 超声波测距原理：超声波发射与接收、声速、时间测量及距离计算；3. 超声波传感器：传感器类型、结构、工作原理及性能参数；4. 超声波测距系统组成：传感器、信号处理电路、显示与控制模块；5. 实验操作与数据处理：操作步骤、数据处理方法、误差分析；6. 教学案例：分析典型超声波测距系统案例，理解实际应用中的问题及解决方法。
教学内容依据课程目标，结合教材相关章节进行选择和组织。
教学大纲安排如下：第一课时：超声波基本概念、测距原理及传感器介绍；第二课时：超声波测距系统组成、实验操作方法；第三课时：数据处理、误差分析及教学案例讨论。
教学内容确保科学性和系统性，注重理论与实践相结合，提高学生对超声波测距系统知识的掌握和应用能力。
三、教学方法本课程采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性，提高教学效果。
1. 讲授法：通过教师对超声波基本概念、测距原理、传感器等理论知识的系统讲解，使学生掌握基本理论和方法。
超声波测距仪课程设计
超声波测距仪课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握超声波测距仪的基本原理、结构和工作方式，培养学生进行实际操作和简单故障排除的能力。
知识目标：使学生了解超声波测距仪的工作原理、主要组成部分及其功能；掌握超声波测距仪的调试和使用方法。
技能目标：培养学生使用超声波测距仪进行实际测量和数据处理的能力；培养学生对超声波测距仪进行简单维护和故障排除的能力。
情感态度价值观目标：培养学生对科学技术的兴趣和好奇心，提高学生解决实际问题的能力，使学生认识到科技对生活的重要作用。
二、教学内容本课程的主要内容包括超声波测距仪的基本原理、结构和工作方式，以及超声波测距仪的操作和维护。
1.超声波测距仪的基本原理：介绍超声波的产生、传播和接收，以及超声波测距的原理。
2.超声波测距仪的结构和工作方式：介绍超声波测距仪的主要组成部分，如超声波发生器、接收器、放大器等，以及它们的工作原理。
3.超声波测距仪的操作：介绍超声波测距仪的操作方法，如调试、测量和数据处理。
4.超声波测距仪的维护和故障排除：介绍超声波测距仪的维护方法，如清洁、润滑等，以及故障排除的方法。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
1.讲授法：通过讲解超声波测距仪的基本原理、结构和工作方式，使学生掌握相关知识。
2.讨论法：通过分组讨论，让学生深入了解超声波测距仪的操作和维护方法。
3.案例分析法：通过分析实际案例，使学生学会解决实际问题。
4.实验法：通过实际操作，让学生熟练掌握超声波测距仪的使用方法。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将选择和准备以下教学资源：1.教材：选用符合课程标准的教材，为学生提供系统、科学的学习资料。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，为学生提供更多的学习资源。
3.多媒体资料：制作课件、视频等多媒体资料，为学生提供直观、生动的学习内容。
远程超声波测距课程设计
远程超声波测距课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解超声波的基本概念，掌握超声波在空气中的传播速度和原理。
2. 学习远程超声波测距的原理，理解测距公式及其应用。
3. 掌握超声波发射器、接收器及其相关电路的工作原理。
技能目标：1. 能够运用所学知识，使用超声波传感器进行简单距离测量实验。
2. 学会分析实验数据，处理测距过程中的误差。
3. 能够自主设计简单的超声波测距电路，并完成组装与调试。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对物理学科的兴趣，提高探索科学问题的热情。
2. 培养学生的团队协作意识，学会与他人共同解决问题。
3. 增强学生的实践能力，培养动手操作和实际应用的能力。
4. 引导学生关注科技发展，认识到物理知识在实际应用中的价值。
课程性质：本课程为物理学科实验课程，结合理论知识与实际操作，提高学生的实践能力。
学生特点：学生处于中学阶段，具有一定的物理知识基础，好奇心强，喜欢动手操作。
教学要求：注重理论知识与实际操作相结合，鼓励学生提出问题、解决问题，培养创新思维和实践能力。
在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 理论知识：- 超声波的基本概念及其在空气中的传播特性。
- 超声波测距原理，包括回声定位法、相位检测法等。
- 超声波测距公式的推导及其在实际应用中的注意事项。
- 超声波发射器、接收器及放大电路的工作原理。
2. 实践操作：- 超声波传感器的基本操作与使用方法。
- 设计简单的超声波测距电路，进行距离测量实验。
- 数据采集、处理与分析，探讨影响测距精度的因素。
- 实验过程中的安全操作规范及实验设备维护。
3. 教学大纲安排：- 第一章：超声波基本概念及传播特性（1课时）- 第二章：超声波测距原理及公式推导（1课时）- 第三章：超声波发射器、接收器及放大电路原理（1课时）- 第四章：超声波传感器操作与使用（1课时）- 第五章：超声波测距电路设计与实验操作（2课时）- 第六章：数据采集、处理与分析（1课时）教学内容依据课程目标，结合教材相关章节，保证科学性和系统性。
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目录前言1课题设计目及意义----------------------------------------------- 1 1.1设计目----------------------------------------------------- 11.2设计意义----------------------------------------------------- 1 1.3课题设计任务和规定------------------------------------------- 1正文1 课程方案设计-------------------------------------------------2 1.1系统整体方案--------------------------------------------------- 2 1.2系统整体方案论证-------------------------------------------- 22系统硬件构造设计------------------------------------- 22.1 51系列单片机功能特点及测距原理------------------------------ 32.1.1 51系列单片机功能特点------------------------------------- 32.1.2 单片机实现测距原理 ----------------------------------------- 3 2.2 超声波电路构造------------------------------------------------ 4 2.3 超声波测距系统硬件电路设计---------------------------------- 42.4 PCB版图设计---------------------------------------------------- 53 系统软件设计----------------------------------------- 63.1 超声波测距仪算法设计---------------------------------------- 73.2 主程序流程图--------------------------------------------------- 7 3.3单片机某些C语言程序-------------------------------------------- 8 3.4超声波测距某些C语言程序-------------------------------------- 114 实物制作------------------------------------------------ 17 4.1电路板焊接及连线图--------------------------------------------- 17 4.2实物调试效果图------------------------------------------------ 18 4.3焊接电路板时所遇问题------------------------------------------- 195总结------------------------------------------------- 206 道谢-------------------------------------------------- 20 附录-------------------------------------------------------------20前言1课题设计目及意义1.1设计目随着科学技术迅速发展，超声波将在测距仪中应用越来越广。
但就目前技术水平来说，人们可以详细运用测距技术还十分有限，因而，这是一种正在蓬勃发展而又有无限前景技术及产业领域。
展望将来，超声波测距仪作为一种新型非常重要有用工具在各方面都将有很大发展空间，它将朝着更加高定位高精度方向发展，以满足日益发展社会需求，如声纳发展趋势基本为：研制具备更高定位精度被动测距声纳，以满足水中武器实行全隐蔽袭击需要；继续发展采用低频线谱检测潜艇拖曳线列阵声纳，实现超远程被动探测和辨认；研制更适合于浅海工作潜艇声纳，特别是解决浅海水中目的记别问题；大力减少潜艇自噪声，改进潜艇声纳工作环境。
无庸置疑，将来超声波测距仪将与自动化智能化接轨，与其她测距仪集成和融合，形成多测距仪。
随着测距仪技术进步，测距仪将从具备单纯判断功能发展到具备学习功能，最后发展到具备创造力。
在新世纪里，面貌一新测距仪将发挥更大作用。
1.2设计意义查找与超声波测距关于资料，通过对资料理解开发设计一种简朴单片机超声波测距装置。
设计完毕后，制作PCB版图，最后完毕实物连线。
通过设计巩固对单片机知识运用，并加强自我动手能力。
1.3课题设计任务和规定理解和掌握超声波传感器原理、构造、特性和用法，超声波探测系统有关产品及及其国内外研究进展状况，运用单片机、Proteus和Keil C51工具设计出一种相应探测辨认系统，制作实物并进行测试。
1、理解和掌握该系统有关传感器（3-5种）技术资料，涉及其技术指标、原理图、封装形式、价格等；2、查找系统有关产品（3-5种）技术资料，涉及其技术指标、原理图、封装形式、价格等；3、查找与本系统有关论文（近来几年）（3-5篇）；4、选取一种传感器，运用单片机、Proteus和Keil C51工具设计出一种相应探测辨认系统，制作实物并进行测试；5、完毕论文。
1 课程方案设计1.1系统整体方案由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播距离较远，因而超声波经惯用于距离测量。
运用超声波检测距离，设计比较以便，计算解决也较简朴，并且在测量精度方面也能达到农业生产等自动化使用规定。
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。
电气方式涉及压电型、电动型等；机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。
它们所产生超声波频率、功率、和声波特性各不相似，因而用途也各不相似。
当前在近距离测量方面惯用是压电式超声波换能器。
依照设计规定并综合各方面因素，本文采用AT89C51单片机作为控制器，用动态扫描法实现LED数字显示，超声波驱动信号用单片机定期器。
1.2系统整体方案论证超声波测距原理是运用超声波发射和接受，依照超声波传播时间来计算出传播距离。
实用测距办法有两种，一种是在被测距离两端，一端发射，另一端接受直接波方式，合用于身高计；一种是发射波被物体反射回来后接受反射波方式，合用于测距仪。
本次设计采用反射波方式。
测距仪辨别率取决于对超声波传感器选取。
超声波传感器是一种采用压电效应传感器，惯用材料是压电陶瓷。
由于超声波在空气中传播时会有相称衰减，衰减限度与频率高低成正比；而频率高辨别率也高，故短距离测量时应选取频率高传感器，而长距离测量时应用低频率传感器。
2系统硬件构造设计硬件电路设计重要涉及单片机系统及显示电路、超声波发射电路和超声波检测接受电路三某些。
单片机采用AT89C51或其兼容系列。
采用11MHz高精度晶振，以获得较稳定期钟频率，减小测量误差。
单片机用P3.0端口输出超声波换能器所需40kHz方波信号，运用外中断0口监测超声波接受电路输出返回信号。
显示电路采用简朴实用3位共阴LED数码管，段码用74LS244驱动，位码用PNP三极管8550驱动。
2.1 51系列单片机功能特点及测距原理2.1.1 51系列单片机功能特点5l系列单片机中典型芯片(AT89C51)采用40引脚双列直插封装(DIP)形式，内部由CPU，4kBROM，256 BRAM，2个16b定期／计数器TO和T1，4个8 b工／O端I：IP0，P1，P2，P3，一种全双功串行通信口等构成。
特别是该系列单片机片内Flash 可编程、可擦除只读存储器(E~PROM)，使其在实际中有着十分广泛用途，在便携式、省电及特殊信息保存仪器和系统中更为有用。
5l系列单片机提供如下功能：4 kB存储器；256 BRAM；32条工／O线；2个16b定期／计数器；5个2级中断源；1个全双向串行口以及时钟电路。
空闲方式：CPU停止工作，而让RAM、定期／计数器、串行口和中断系统继续工作。
掉电方式：保存RAM内容，振荡器停振，禁止芯片所有其她功能直到下一次硬件复位。
5l系列单片机为许多控制提供了高度灵活和低成本解决办法。
充分运用她片内资源，即可在较少外围电路状况下构成功能完善超声波测距系统。
2.1.2 单片机实现测距原理单片机发出超声波测距是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射回波，从而测出发射和接受回波时间差tr，然后求出距离S＝Ct／2，式中C为超声波波速。
限制该系统最大可测距离存在4个因素：超声波幅度、反射质地、反射和入射声波之间夹角以及接受换能器敏捷度。
接受换能器对声波脉冲直接接受能力将决定最小可测距离。
为了增长所测量覆盖范畴、减小测量误差，可采用各种超声波换能器分别作为多路超声波发射／接受设计办法。
由于超声波属于声波范畴，其波速C 与温度关于。
2.2 超声波电路构造超声波接受电路2.3 超声波测距系统硬件电路设计本系统特点是运用单片机控制超声波发射和对超声波自发射至接受来回时间计时，单片机选用AT89C51，经济易用，且片内有4KROM，便于编程。
单片机发出40kHZ信号，经放大后通过超声波发射器输出；超声波接受器将接受到超声波信号经放大器放大，用锁相环电路进行检波解决后，启动单片机中断程序，测得时间为t，再由软件进行鉴别、计算，得出距离数并送LED显示。
单片机硬件原理图 2.4 PCB版图设计：PCB版图（a）PCB版图（b）3 系统软件设计超声波测距仪软件设计重要由主程序、超声波发生子程序、超声波接受中断程序及显示子程序构成。
咱们懂得C语言程序有助于实现较复杂算法，汇编语言程序则具备较高效率且容易精细计算程序运营时间，而超声波测距仪程序既有较复杂计算（计算距离时），又规定精细计算程序运营时间（超声波测距时），因此控制程序可采用C语言编程。
3.1 超声波测距仪算法设计超声波测距原理为超声波发生器T在某一时刻发出一种超声波信号，当这个超声波遇到被测物体后反射回来，就被超声波接受器R所接受到。
这样只要计算出从发出超声波信号到接受到返回信号所用时间，就可算出超声波发生器与反射物体距离。
距离计算公式为：d=s/2=(c×t)/2 （1）其中，d为被测物与测距仪距离，s为声波来回路程，c为声速，t为声波来回所用时间。
在启动发射电路同步启动单片机内部定期器T0，运用定期器计数功能记录超声波发射时间和收到反射波时间。