超声波位移传感器-教学设计说明
单片机超声波距离传感器课程设计
标准文档太原科技大学TAIYUAN UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY单片机原理及其应用课程设计—距离传感器设计学号：XXXXXXX班级：SXXXXXXXXX姓名：XXX指导教师：XXXXX日期：2016.01.04课程设计任务书班级: XXXXXXX姓名： XXX设计周数: 1 学分: 1指导教师: XXX设计题目: 距离传感器设计目的及要求:目的：1.熟悉手工焊锡的常用工具的使用及其维护与修理。
2.基本掌握手工电烙铁的焊接技术，能够独立的完成简单电子产品的安装与焊接。
熟悉电子产品的安装工艺的生产流程。
3.熟悉印制电路板设计的步骤和方法，熟悉手工制作印制电板的工艺流程，能够根据电路原理图，元器件实物设计并制作印制电路板。
4.熟悉常用电子器件的类别、型号、规格、性能及其使用范围，能查阅有关的电子器件图书。
5.能够正确识别和选用常用的电子器件，并且能够熟练使用普通万用表和数字万用表。
6.掌握和运用单片机的基本内部结构、功能部件、接口技术以及应用技术。
7.各种外围器件和传感器的应用；8.了解电子产品的焊接、调试与维修方法。
要求：1.学生都掌握、单片机的内部结构、功能部件，接口技术等技能；2.根据题目进行调研，确定实施方案，购买元件，并绘制原理图，焊接电路板，调试程序；3.焊接和写汇编程序及调试，提交课程设计系统（包括硬件和软件）；.4.完成课程设计报告设计内容和方法:（根据自己的具体情况编写）用STC89C52单片机和超声波模块组成一个简单的电路，利用超声波发出的高频波莱测距离，并在数码管上显示。
方法：利用Altisium Designer summer09设计电路图，再用电烙铁将实物焊接到实验电路板上，通过电脑的串口写入一段程序到单片机中，实现单片机的计算显示作用设计说明书要求: 应先把超声波模块的线连接到单片机的串口上再供电。
目录绪论 (4)第二章总体设计 (5)第三章硬件部分 (9)第四章软件部分 (14)第五章总结 (18)附录 (20)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。
《超声波式传感器》课件
线路板和控制芯片
传感器上的线路板和控制芯片负责信号处理和数据传输。
优缺点分析
优点
非接触式，精度高，测量范围广。
缺点
受环境因素影响，检测路线受限。
应用实例
航空天领域
超声波式传感器用于飞机导航系 统和无人机避障。
工业自动化
超声波式传感器用于物体检测和 测距。
消费电子
超声波式传感器用于手势识别和 智能家居控制。
超声波式传感器
超声波式传感器是一种非接触式传感器，适用于各种应用场景。本课件将介 绍其工作原理、结构组成、优缺点分析、应用实例和发展前景。
介绍
1 什么是超声波式传感器
超声波式传感器利用超声波的发射和接收来测量距离和探测物体的位置。
2 常见的应用场景
超声波式传感器广泛应用于航空航天、工业自动化和消费电子等领域。
发展前景
1 技术不断革新
超声波式传感器的技术不断发展，性能不断提升。
2 应用领域不断拓展
超声波式传感器在医疗、安防等领域有着广泛的应用前景。
3 市场需求增长
随着智能设备的普及，对超声波式传感器的需求不断增长。
总结
1 超声波式传感器的应用前景广阔
在不同领域都有着无限的可能性。
2 发展潜力巨大
随着技术的不断进步，超声波式传感器有望 成为未来重要的技术发展领域的代表之一。
工作原理
1 超声波的发射和接收
传感器通过发射超声波脉冲并接收反射回来的信号来计算距离。
2 时间测量和距离计算
传感器测量超声波的往返时间，并根据声速计算出物体与传感器之间的距离。
结构组成
超声波传感器的主体结构
传感器主体通常由外壳、传感器元件和连接线组成。
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。
实验5--超声波位移测量设计实验
实验五超声波位移测量设计实验一、实验目的了解超声波传感器的工作原理，学习用超声波测量位移。
二、实验设备与器件1、超声波实验模块模块。
2、+15V、+6V电源，示波器。
3、信号发生器（选用）。
三、实验原理超声波发送电路：由555集成电路组成。
IC（555）组成超声波脉冲信号发生器（如图），工作周期计算公式如下超声波接收电路：超声波接收头和CX20106A组成超声波信号的检测和放大四、实验步骤1、接上模块电源。
2、将两超声波探头距离S=10cm处位置，用示波器光标测量出发送-接收所用时间Δx。
3、调节两超声波探头距离S，用示波器光标测量出发送-接收所用时间Δx。
4、将S、Δx和利用超声波速度与Δx之积计算得到的S′，填入下表。
五、思考题1、利用上表，分析判断距离S与时间Δx的关系是否为线性。
2、说明上图电路超声波发射和接收的工作原理图1.12 超声波测距实验接线图第一节编码器实验编码器（encoder）是将信号或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。
编码器把直线位移或角位移转换成电信号。
前者我们一般会用编码尺，即光栅尺。
后者我们一般会用旋转编码器，包括光电的与磁电的两种。
编码器按编码方式分为二类：增量式与绝对式。
增量式编码器在工作时输出相应的A\B两路信号，通过采集A/B相输出的脉冲数以及编码器的分辨率及可以得到相应的直线位移或旋转角度。
通过判断A/B的相位可以确定正反位置或正反旋转，旋转式的增量编码器往往会有一个Z信号，表示零点位置；绝对式编码器通过二进制编码或BCD码来确定当前位置，并过编码值的大小变化来判别正反方向。
编码器数显表介绍：YL-CG2011实验台上装有一个简易的编码器数显表，数显表通过DB9数据线与各个编码器模块连接，显示编码器的数据。
数显表的功能包括：脉冲数显示位置显示角度显示各界面通过“功能”按键进行切换，短按“清零”按键使所有数据归零。
长按“清零”按键进入位移/脉冲设置界面位移/脉冲（即位移分辨率）设置界面通过“功能”按键使光标所在位置的数据递增，短按“清零”按键光标移位，长按“清零”按键确认设置并进入角度/脉冲设置界面。
《有趣的超声波传感器》教学设计--郝劲峰
综合实践研究性学习开展创新性活动品位创新的快乐《有趣的超声波传感器》市丰台区丰台第五小学郝劲峰Word资料一、指导思想与理论依据（一）指导思想综合实践的总目标是密切学生与生活的联系,推进学生对自然、社会和自我之在联系的整体认识与体验，发展学生的创新能力、实践能力以及良好的个性品质。
（二）理论依据1. 坚持学生的自主选择和主动参与,发展学生的创新精神和实践能力综合实践活动的实施要以学生的直接经验或体验为基础，将学生的需要、动机和兴趣置于核心地位,充分发挥学生的主动性和积极性,鼓励学生自主选择活动主题,积极开展活动,在活动中发展创新精神和实践能力。
2. 面向学生完整的生活领域,为学生提供开放的个性发展空间综合实践活动的实施是面向学生完整的生活领域，引领学生走向现实的社会生活，促进学生与生活的联系，为学生的个性发展提供开放的空间。
3. 注重学生的亲身体验和积极实践，促进学习方式的变革综合实践活动的实施强调学生乐于探究、勤于动手和勇于实践，注重学生在实践性学习活动过程中的体验和感受，要求学生超越单一的接受学习，亲身经历实践过程，体验实践活动，实现学习方式的变革。
二、教材分析1.教学容：《有趣的超声波传感器》是我校自主开发的机器人校本课程中的四年级部分。
本课共分为两课时，第一课时，学生学习认识超声波的概念，理解超声波传感器测距的原理，并能够使用超声波进行实际距离的测量。
本节课重点在与超声波在程序中的应用，通过超声波等待模块的使用来实现自动停车，机器人避障的效果，让学生感受程序与传感器共用所带来的神奇与乐趣。
2.知识背景：（1）声波：发声体产生的振动在空气或其他物质中的传播叫做声波。
根据震动频率及人耳朵能够听到的围分为次声波（震动频率20赫兹一下），声波（震动频率在20-20000赫兹之间），超声波（震动频率在20000赫兹以上）（2）超声波：声音的震动频率在20000赫兹以上，超出人耳朵能够听到的围的声波。
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。
传感器与检测技术-教案
传感器与检测技术-教案第一章：传感器概述1.1 教学目标了解传感器的定义、分类和作用理解传感器的基本原理和特性掌握传感器的选用和安装方法1.2 教学内容传感器的定义和分类传感器的基本原理和特性传感器的选用和安装方法1.3 教学方法讲授传感器的基本概念和分类分析实际案例，讲解传感器的工作原理和特性动手实验，演示传感器的选用和安装方法1.4 教学评估课堂问答，检查学生对传感器定义和分类的理解分析案例，评估学生对传感器工作原理和特性的掌握程度实验报告，评估学生对传感器选用和安装方法的掌握程度第二章：温度传感器2.1 教学目标了解温度传感器的定义、分类和作用理解温度传感器的基本原理和特性掌握温度传感器的选用和安装方法2.2 教学内容温度传感器的定义和分类温度传感器的基本原理和特性温度传感器的选用和安装方法2.3 教学方法讲授温度传感器的基本概念和分类分析实际案例，讲解温度传感器的工作原理和特性动手实验，演示温度传感器的选用和安装方法2.4 教学评估课堂问答，检查学生对温度传感器定义和分类的理解分析案例，评估学生对温度传感器工作原理和特性的掌握程度实验报告，评估学生对温度传感器选用和安装方法的掌握程度第三章：压力传感器3.1 教学目标了解压力传感器的定义、分类和作用理解压力传感器的基本原理和特性掌握压力传感器的选用和安装方法3.2 教学内容压力传感器的定义和分类压力传感器的基本原理和特性压力传感器的选用和安装方法3.3 教学方法讲授压力传感器的基本概念和分类分析实际案例，讲解压力传感器的工作原理和特性动手实验，演示压力传感器的选用和安装方法3.4 教学评估课堂问答，检查学生对压力传感器定义和分类的理解分析案例，评估学生对压力传感器工作原理和特性的掌握程度实验报告，评估学生对压力传感器选用和安装方法的掌握程度第四章：流量传感器4.1 教学目标了解流量传感器的定义、分类和作用理解流量传感器的基本原理和特性掌握流量传感器的选用和安装方法4.2 教学内容流量传感器的定义和分类流量传感器的基本原理和特性流量传感器的选用和安装方法4.3 教学方法讲授流量传感器的基本概念和分类分析实际案例，讲解流量传感器的工作原理和特性动手实验，演示流量传感器的选用和安装方法4.4 教学评估课堂问答，检查学生对流量传感器定义和分类的理解分析案例，评估学生对流量传感器工作原理和特性的掌握程度实验报告，评估学生对流量传感器选用和安装方法的掌握程度第五章：位移传感器5.1 教学目标了解位移传感器的定义、分类和作用理解位移传感器的基本原理和特性掌握位移传感器的选用和安装方法5.2 教学内容位移传感器的定义和分类位移传感器的基本原理和特性位移传感器的选用和安装方法5.3 教学方法讲授位移传感器的基本概念和分类分析实际案例，讲解位移传感器的工作原理和特性动手实验，演示位移传感器的选用和安装方法5.4 教学评估课堂问答，检查学生对位移传感器定义和分类的理解分析案例，评估学生对位移传感器工作原理和特性的掌握程度实验报告，评估学生对位移传感器选用和安装方法的掌握程度第六章：光学传感器6.1 教学目标了解光学传感器的定义、分类和作用理解光学传感器的基本原理和特性掌握光学传感器的选用和安装方法6.2 教学内容光学传感器的定义和分类光学传感器的基本原理和特性光学传感器的选用和安装方法6.3 教学方法讲授光学传感器的基本概念和分类分析实际案例，讲解光学传感器的工作原理和特性动手实验，演示光学传感器的选用和安装方法6.4 教学评估课堂问答，检查学生对光学传感器定义和分类的理解分析案例，评估学生对光学传感器工作原理和特性的掌握程度实验报告，评估学生对光学传感器选用和安装方法的掌握程度第七章：超声波传感器7.1 教学目标了解超声波传感器的定义、分类和作用理解超声波传感器的基本原理和特性掌握超声波传感器的选用和安装方法7.2 教学内容超声波传感器的定义和分类超声波传感器的基本原理和特性超声波传感器的选用和安装方法7.3 教学方法讲授超声波传感器的基本概念和分类分析实际案例，讲解超声波传感器的工作原理和特性动手实验，演示超声波传感器的选用和安装方法7.4 教学评估课堂问答，检查学生对超声波传感器定义和分类的理解分析案例，评估学生对超声波传感器工作原理和特性的掌握程度实验报告，评估学生对超声波传感器选用和安装方法的掌握程度第八章：无线传感器网络8.1 教学目标了解无线传感器网络的定义、分类和作用理解无线传感器网络的基本原理和特性掌握无线传感器网络的选用和安装方法8.2 教学内容无线传感器网络的定义和分类无线传感器网络的基本原理和特性无线传感器网络的选用和安装方法8.3 教学方法讲授无线传感器网络的基本概念和分类分析实际案例，讲解无线传感器网络的工作原理和特性动手实验，演示无线传感器网络的选用和安装方法8.4 教学评估课堂问答，检查学生对无线传感器网络定义和分类的理解分析案例，评估学生对无线传感器网络工作原理和特性的掌握程度实验报告，评估学生对无线传感器网络选用和安装方法的掌握程度第九章：传感器信号处理与分析9.1 教学目标了解传感器信号处理与分析的基本概念、方法和作用理解传感器信号处理与分析的基本原理和特性掌握传感器信号处理与分析的方法和技巧9.2 教学内容传感器信号处理与分析的基本概念和方法传感器信号处理与分析的基本原理和特性传感器信号处理与分析的方法和技巧9.3 教学方法讲授传感器信号处理与分析的基本概念和方法分析实际案例，讲解传感器信号处理与分析的基本原理和特性动手实验，演示传感器信号处理与分析的方法和技巧9.4 教学评估课堂问答，检查学生对传感器信号处理与分析的基本概念和方法的理解分析案例，评估学生对传感器信号处理与分析的基本原理和特性的掌握程度实验报告，评估学生对传感器信号处理与分析的方法和技巧的掌握程度第十章：传感器在工程应用中的案例分析10.1 教学目标了解传感器在工程应用中的重要性理解传感器在不同工程领域的应用案例掌握传感器在工程应用中的选型和应用方法10.2 教学内容传感器在工程应用中的重要性传感器在不同工程领域的应用案例传感器在工程应用中的选型和应用方法10.3 教学方法讲授传感器在工程应用中的重要性分析实际案例，讲解传感器在不同工程领域的应用动手实验，演示传感器在工程应用中的选型和应用方法10.4 教学评估课堂问答，检查学生对传感器在工程应用中的重要性的理解分析案例，评估学生对传感器在不同工程领域应用的掌握程度实验报告，评估学生对传感器在工程应用中的选型和应用方法的掌握程度重点和难点解析1. 传感器的基本概念和分类：重点关注传感器定义和分类的理解，以及传感器的功能和作用。
超声波传感器课程设计报告
西安广播电视大学课程设计报告（理、工、农、医用）年（季）：专业：机械设计与制造（本）课程：传感器与测试技术姓名：＿＿学号：成绩：摘要摘要超声波具有指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播距离较远等优点，因而，在利用传感器技术和自动控制技术相结合的测距方案中，超声波测距是应用最普遍的一种，并且在测量精度方面也能达到自动化的使用要求，它广泛应用于倒车雷达、水位测量、建筑施工工地以及一些工业现场。
超声波测距的原理是利用超声波的发射和接受，根据超声波传播的时间来计算出传播距离。
实用的测距方法有两种，一种是在被测距离的两端，一端发射，另一端接收的直接波方式，适用于身高计；一种是发射波被物体反射回来后接收的反射波方式，适用于测距仪。
此次设计采用反射波方式。
超声波测距仪硬件电路的设计主要包括单片机系统及显示电路、超声波发射电路和超声波检测接收电路三部分。
单片机采用AT89C51或其兼容系列。
采用12M高精度的晶振，以获得较稳定时钟频率，减小测量误差。
单片机用P1.0端口输出超声波换能器所需的40kHz的方波信号，利用外中断0口监测超声波接收电路输出的返回信号。
显示电路采用简单实用的4位共阳LED数码管，段码用74LS244驱动，位码用PNP三极管8550驱动。
本课题详细介绍了超声波传感器的原理和特性，以及Atmel公司的AT89S51单片机的性能和特点，并在分析了超声波测距的原理的基础上，指出了设计测距系统的思路和所需考虑的问题，给出了以AT89S51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。
该系统电路设计合理、工作稳定、性能良好、检测速度快、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关键词超声波Ultrasonic单片机AT89S51 MCU AT89S51 测距Ranging目录摘要·1关键词·11.引言·11.1单片机超声波测距系统框图·12.超声波测距工作原理·22.1超声波传感器·32.1.1超声波发生器·32.1.2压电式超声波发生器原理·32.1.3单片机超声波测距系统构成·33.设计方案·43.1关于AT89S51单片机·43.2超声波测距单片机系统·53.3超声波发射和接收电路·63.4显示电路·73.5供电电路·73.6报警输出电路·84.软件设计·84.1软件设计方法·84.1.1主程序设计·84.2超声波测距程序流程图·94.3超声波测距程子序流程图·105.调试与性能分析·105.1调试步骤·105.2性能分析·11致谢·11参考文献·121引言传感器技术是现代信息技术的主要内容之一。
新版超声波位移传感器-教学设计-新版-精选.pdf
新课
一、以 自然现 象为根 据判断 出超声 波的作 用。 （5 分 钟）
自然界中蝙蝠在黑夜中飞行自如， 哪怕是在成群结队的飞行 时，没有光线也不会撞到其他的物体。这是为什么？
从 生活的 现象入 手，创 设情 境，引 入实 验，激 发学生 探究的 兴趣。
内容
原因在于：蝙蝠能发出频率在 20~100KHZ 的超声波，并且利用 超声波“导航”以判断出飞行中的障碍物距离并绕行。
教学 重点
利用现实中的多普勒效应，明白超声波的传递、反射等物理现象
教学 难点
教学 方法
超声波发生器的机构与工作原理 探究式体验教学法、创设物理情景
教学 素材
手机、视频、图片
教学 过程
教师活动
师生互动
师生互动
新 课 引 入 （5 分 钟）
教师活动
概念引入： 上课之前，老师先为大家演示一个实 验：拿出手机，打一个电话，在通话界面用手靠 近手机会发现手机黑屏了，但任然在通话，这就 避免了打电话的时候误操作，也节省了电量！ 老师提问： 为什么靠近过一点距离手机会黑屏？ 是因为手上的温度还是因为遮挡了某种我们看 不见的东西？ 教师讲解： 根据现象可以看到，当有物体接近手 机正面的小区域时，手机就会黑屏，远离后又亮 屏。所以决定因素是距离，这就是距离传感器， 也是位移传感器的一种。 【板书】课题 ：超声波位移传感器
回答：它们可以通过感 知光照、声波、磁场等 物理量测量距离
让 学生了 解传感 器给生 活带来 的积极 影响， 培养学 生发现 问题的 能力， 体现从 生活走 向物理 的理 念。
【板书】位移传感器： 非电学量→电学量
回忆核心理论，传 感器的作用：感受非电 量并把它转换成电学 量。
今天我们学习位移传感器中的一种： 超声波位移传感器。 一、 带领学生从这种传感器的名称做以分析，得出结 论：超声波位移传感器是利用声波的物理特性进行叫距 离的测量的。
位移传感器课程设计
位移传感器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生理解位移传感器的基本概念，掌握其工作原理和分类；2. 学生能够运用物理知识，解释位移传感器在实际应用中的功能；3. 学生了解位移传感器在自动化、机器人技术等领域的重要性。
技能目标：1. 学生能够正确操作位移传感器，进行简单的数据采集和信号处理；2. 学生通过实际操作，培养动手能力和问题解决能力；3. 学生学会使用相关软件对位移传感器数据进行处理和分析。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对物理科学的兴趣，提高探索未知、创新实践的精神；2. 学生认识到位移传感器在现代科技发展中的重要作用，增强社会责任感和使命感；3. 学生通过小组合作，培养团队协作精神和沟通能力。
课程性质：本课程属于物理学科，结合传感器技术，旨在培养学生的实践能力和创新精神。
学生特点：本年级学生具有一定的物理知识基础，对新兴科技具有好奇心，动手能力较强。
教学要求：结合课程内容，注重理论与实践相结合，充分调动学生的主观能动性，提高学生的综合素养。
在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，以便进行有效的教学设计和评估。
二、教学内容1. 位移传感器基础知识：- 传感器定义、作用及分类；- 位移传感器原理及其在自动化领域的应用。
2. 位移传感器的种类及特点：- 电位计式、光栅式、磁电式等位移传感器的工作原理和性能比较；- 各类位移传感器在实际应用中的优缺点分析。
3. 位移传感器的操作与数据处理：- 位移传感器的安装、调试及使用方法；- 使用相关软件（如Excel、Processing等）对采集到的数据进行处理和分析；- 数据处理过程中常见问题及解决方法。
4. 实践项目：- 设计简单的位移测量实验，培养学生的动手实践能力；- 结合课程内容，开展小组合作项目，提高学生团队协作能力。
教材章节关联：- 《物理》教材中有关传感器的内容；- 《传感器原理与应用》教材中关于位移传感器的章节。
教学内容安排与进度：- 第一课时：位移传感器基础知识及分类；- 第二课时：各类位移传感器的工作原理及特点；- 第三课时：位移传感器的操作与数据处理；- 第四课时：实践项目及小组合作项目展示与总结。
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。
超声波探头设计课程设计
超声波探头设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解超声波探头的基本工作原理，掌握其关键参数对探测效果的影响；2. 掌握超声波探头的设计流程，了解不同类型探头的适用场景；3. 了解超声波探头在工程领域的应用，认识其在现代科技中的重要性。
技能目标：1. 能够运用所学知识，分析并解决超声波探头设计中的实际问题；2. 培养动手实践能力，通过小组合作完成一个简易超声波探头的设计与制作；3. 提高查阅资料、分析数据和撰写报告的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对物理学科的兴趣，激发他们探索未知、勇于创新的科学精神；2. 增强学生的团队合作意识，培养他们在合作中相互尊重、共同进步的良好品质；3. 提高学生对我国科技发展的认识，增强他们的民族自豪感和社会责任感。
本课程针对高中年级学生，结合物理学科特点，以实用性为导向，注重理论知识与实践技能的结合。
通过本课程的学习，使学生能够掌握超声波探头设计的基本方法，培养他们解决实际问题的能力，同时激发学生对科技创新的热情，为我国科技事业的发展贡献力量。
二、教学内容1. 超声波基础知识：声波传播原理、超声波特点及其在探测领域的应用。
教材章节：第二章“声波及其探测技术”2. 超声波探头工作原理：压电效应、探头结构、超声波发射与接收过程。
教材章节：第三章“超声波探头及其设计”3. 超声波探头设计流程：需求分析、探头类型选择、参数计算与优化。
教材章节：第三章“超声波探头及其设计”4. 超声波探头制作实践：制作材料选择、工艺流程、调试与测试。
教材章节：第四章“超声波探头制作与实践”5. 超声波探头应用案例分析：介绍不同类型探头在实际工程中的应用案例。
教材章节：第五章“超声波探测技术的应用”6. 课程总结与评价：对所学内容进行总结，评估学生学习成果，提出改进措施。
教材章节：附录“课程总结与评价”教学内容安排和进度：第一课时：超声波基础知识学习第二课时：超声波探头工作原理第三课时：超声波探头设计流程第四课时：超声波探头制作实践第五课时：超声波探头应用案例分析第六课时：课程总结与评价教学内容注重科学性和系统性，结合教材章节进行合理安排，旨在帮助学生掌握超声波探头设计的基本方法和实践技能。
《传感器与检测技术》课程标准
《传感器与检测技术》课程标准一、课程概述1.基本信息课程名称：《传感器与检测技术》课程类型：理论+实践课程总学时：课程总计64学时，其中—理论课时54，机动+实践课时10。
标准适用专业：本标准适用于机电一体化与制造专科专业。
2. 课程定位《传感器与检测技术》课程是机电一体化与制造专业的一门专业核心技能课程；本课程的任务是要教会学生了解和熟悉常用工业传感器及检测方法的基本知识，能够使用合理的传感器实施可靠的检测方案，培养解决生产实际问题的基本技能。
本课程适用于机电一体化、机械制造以及自动化等专业3年制高职学生，课程应在学完电工和电子学等课程后开设，并为后续专业课程的学习和从事专业相关工作打下基础。
二、课程目标（一）总体目标通过《传感器与检测技术》课程的学习，使学生掌握基本工业常用传感器的基本知识、基本理论，初步具备运用传感器设计简单检测系统的能力，并获得运用所学知识解决生产实际问题的基本技能。
（二）分项目标通过《传感器与检测技术》课程的学习，应达到以下培养目标：1.知识目标①学习常用检测量以及相应传感器的基本原理和使用方法等知识；②掌握常用检测系统的基本设计方法；2.技能目标①具备搜集和查阅传感器与检测技术国家标准和有关资料的能力；②具备进行简单检测系统设计和确定相应传感器性能指标的技能；○3初步具备简单检测系统的搭建和基本调试手段；3.方法目标①通过常用物理量检测方法在日常生活中的自动化运用实例激发学习兴趣；②通过Flash等丰富多彩的课堂呈现手段加深学生对检测方法认识。
4.素质目标①通过本课程，使学生认识到传感器对于自动化和智能化的产业应用所发挥的作用，增加通过不同手段解决问题的思路，开阔学生的眼界和视野。
②使学生认识到我国有关行业和世界发达国家的巨大差距，增强学生的竞争意识和努力学习的自觉性。
三、教学内容与要求说明：机动课时可安排有关LabVIEW和Python语言的基本课时，以及有关试验安排，共计10个课时。
超声波传感器单片机课程设计
课程设计报告题 目 超声波测距系统设计课 程 名 称 单片机原理及应用院 部 名 称 机电工程学院专 业 电气工程及其自动化班 级 12电气工程及其自动化（单）学 生 姓 名学 号课程设计地点 工科楼 C304课程设计学时 20指 导 教 师金陵科技学院教务处制目录一、概述 (3)1.1课程设计应达到的目的 (4)1.2 超声波测距系统设计 (4)二、总体设计方案及说明 (4)2.1系统总体设计思路 (4)2.2系统总体设计框图 (5)三、系统硬件电路设计 (5)3.1 单片机的最小系统 (6)3.1.1AT89C51单片机的功能与特点 (6)3.2系统原理分析 (6)3.2.1超声波测距原理 (6)3.3 超声波传感器检测电路 (6)3.3.1超声波检测电路图 (7)3.3.2 超声波发生及感应过程 (7)3.4 超声波测距接收 (7)3.4.1 HC-SR04模块 (7)3.4.2 T40、R40超声波传感装置介绍 (7)3.5 SCM1602显示模块 (9)四、系统软件部分设计 (11)4.1 软件流程图 (11)4.1.1主程序流程图 (11)4.1.2超声波发生子程序 (11)4.2 系统源程序 (12)五、系统仿真过程与结果 (13)5.1 Proteus仿真软件 (14)5.2仿真编译过程 (14)5.3仿真效果图 (15)六、实物展示 (16)6.1实物元件与过程 (16)6.2实物运行与调试 (15)6.3实物总结 (15)七、总结 (18)八、参考文献 (19)附录，原理图 (20)摘要本设计采用了AT89C51作为中心处理器，HC-SR04模块进行超声波方面的发生与感应。
然后介绍了总体的系统设计框图、思路及元件选型。
接下来，分硬件和软件两部分进行了设计的分析。
硬件方面首先构建了一单片机最小系统，然后集成各芯片完成设计。
软件方面通过外部中断，定时器中断等完成开发的子程序的调用。
超声波检测课程设计
超声波检测课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解超声波的基本概念，掌握超声波在不同介质中传播的特性。
2. 学生能够描述超声波检测的原理，了解超声波检测技术在工业、医疗等领域的应用。
3. 学生掌握超声波检测设备的基本构成及其工作原理。
技能目标：1. 学生能够操作超声波检测设备，进行简单的超声波探测实验，并能够分析实验结果。
2. 学生能够运用超声波检测知识，解决实际问题，如检测材料的厚度、缺陷等。
3. 学生能够设计简单的超声波检测实验，提高实验操作能力和创新思维能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习超声波检测课程，培养对物理学科的兴趣，增强学习动力。
2. 学生在学习过程中，培养团队合作意识，提高沟通与协作能力。
3. 学生能够认识到超声波检测技术在现代社会的重要意义，增强社会责任感和使命感。
本课程针对高年级学生，结合物理学科特点，注重理论联系实际，提高学生的实践操作能力。
课程目标具体、可衡量，旨在帮助学生掌握超声波检测知识，培养其运用物理知识解决实际问题的能力。
在教学过程中，注重激发学生的学习兴趣，培养其科学精神和创新意识。
通过团队合作，提高学生的沟通协作能力，使其在情感态度价值观方面得到全面发展。
二、教学内容1. 超声波基本概念：超声波的定义、产生、传播特性等。
- 教材章节：第一章 超声波基础2. 超声波检测原理：超声波在介质中的传播规律、超声波探伤原理等。
- 教材章节：第二章 超声波检测原理3. 超声波检测设备：超声波探伤仪、探头、耦合剂等设备的基本构成和工作原理。
- 教材章节：第三章 超声波检测设备4. 超声波检测应用：超声波在工业、医疗等领域的应用案例分析。
- 教材章节：第四章 超声波检测应用5. 实践操作：操作超声波检测设备，进行简单的超声波探测实验。
- 教材章节：第五章 实践操作6. 实验结果分析：分析实验数据，掌握超声波检测方法在实际应用中的优缺点。
- 教材章节：第六章 实验结果分析7. 创新思维与设计：设计简单的超声波检测实验，提高学生的创新思维能力。
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。
超声波操作教学设计方案
一、教学目标1. 知识目标：（1）了解超声波的基本原理和特点；（2）掌握超声波在各个领域的应用；（3）熟悉超声波设备的操作方法和注意事项。
2. 技能目标：（1）能够熟练操作超声波设备；（2）能够根据实验需求选择合适的超声波参数；（3）能够分析实验结果，解决实际问题。
3. 情感目标：（1）培养学生严谨的科学态度和团队协作精神；（2）激发学生对超声波技术的兴趣，提高创新意识；（3）培养学生的环保意识和可持续发展观念。
二、教学内容1. 超声波基本原理及特点2. 超声波在各个领域的应用3. 超声波设备操作方法4. 实验数据处理与分析三、教学过程1. 导入新课（1）通过图片、视频等形式展示超声波在生活中的应用，激发学生的学习兴趣；（2）提出问题：超声波是如何产生和传播的？有哪些特点？2. 讲解超声波基本原理及特点（1）讲解超声波的产生、传播、反射、折射等基本原理；（2）介绍超声波的特点：非接触、无损检测、高频率等。
3. 讲解超声波在各个领域的应用（1）展示超声波在医疗、工业、环保等领域的应用案例；（2）分析超声波在这些领域的优势。
4. 超声波设备操作方法（1）介绍超声波设备的结构及功能；（2）讲解超声波设备的操作步骤和注意事项；（3）演示超声波设备的实际操作。
5. 实验数据处理与分析（1）讲解实验数据的处理方法；（2）分析实验结果，引导学生思考实际问题；（3）讨论如何改进实验方法，提高实验效果。
6. 总结与反思（1）总结本节课所学内容，强调重点和难点；（2）引导学生反思自己在学习过程中的收获和不足；（3）布置课后作业，巩固所学知识。
四、教学评价1. 课堂表现：观察学生在课堂上的参与度、提问、回答问题等情况；2. 实验操作：评估学生在实验过程中的操作熟练程度和规范程度；3. 作业完成情况：检查学生课后作业的完成质量，了解学生对知识的掌握程度；4. 期末考试：通过笔试和实验操作考核，全面评估学生的学习成果。
五、教学资源1. 教材：《超声波技术及应用》2. 课件：制作与教学内容相关的PPT课件；3. 实验设备：超声波设备、实验器材、实验场地；4. 网络资源：搜索相关视频、案例、论文等。
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《超声波位移传感器》教学设计
教学过程
师生互动
设计
意图教师活动学生活动
新课引入（5分钟）
师生互动
教师活动学生活动
概念引入：上课之前，老师先为大家演示一个实
验：拿出手机，打一个，在通话界面用手靠近手
机会发现手机黑屏了，但任然在通话，这就避免
了打的时候误操作，也节省了电量！
老师提问：为什么靠近过一点距离手机会黑屏？
是因为手上的温度还是因为遮挡了某种我们看
不见的东西？
教师讲解：根据现象可以看到，当有物体接近手
机正面的小区域时，手机就会黑屏，远离后又亮
屏。
所以决定因素是距离，这就是距离传感器，
也是位移传感器的一种。
【板书】课题：超声波位移传感器
引导学生进行相通的
探究实验，用不同的物
体（温度不同的，透明
度不同的），从不同的
角度和高度接近目标
区域，观察现象。
用
生活家
常见的
现象，
提出问
题，调
动学生
学习的
兴趣，
并积极
思考。
新
课教
学（15分钟）生活中有哪些事物运用了位移传感器呢？老师
为大家准备了几个例子：
能感应自身位移的光电鼠标、能报警的倒车雷达
思考：它们的共同特征在哪里？
引出位移传感器的概念：
位移传感器：是能够感知并且把物体的运动
位移、空间距离大小，如距离、位置、尺寸、速
度等非电学物理量转换成电学量的装置。
让学生了解生活
中有哪些地方用到传
感器，并思考位移传感
器的共同特征，互相交
流，表达自己的观点。
回答：它们可以通过感
知光照、声波、磁场等
物理量测量距离
让
学生了
解传感
器给生
活带来
的积极
影响，
培养学
生发现
问题的
能力，
体现从
生活走
向物理
的理
念。
【板书】位移传感器：
非电学量→电学量
回忆核心理论，传感器的作用：感受非电量并把它转换成电学量。
新课容一、以
自然现
象为根
据判断
出超声
波的作
用。
（5分
钟）
今天我们学习位移传感器中的一种：超声波位移传感器。
一、带领学生从这种传感器的名称做以分析，得出结
论：超声波位移传感器是利用声波的物理特性进行叫距
离的测量的。
自然界中蝙蝠在黑夜中飞行自如，哪怕是在成群结队的飞行时，没有光线也不会撞到其他的物体。
这是为什么？
原因在于：蝙蝠能发出频率在20~100KHZ的超声波，并且利用超
声波“导航”以判断出飞行中的障碍物距离并绕行。
从
生活的
现象入
手，创
设情
境，引
入实
验，激
发学生
探究的
兴趣。
二、声
波的物
理特性
（20分
钟）
声波作为波的一种，是在空气中传播的。
奥地利物理学家多普勒
首先发现了声波的多普勒效应，那么它是一种什么现象呢：观看
视频
通过视频联系实际，让学生感受到声波的这种运动特性。
相关知识扩充:
超声波的物理特性：方向性好、穿透能力强，尤其是在固体中，可穿透几十米的厚度；声波的反射能力明显，可以探测物体。
主要讲授多普勒效应：据此可以测量运动物的的速度。
次要介绍超声波的：机械效应、空化效应、化学效应、热效应。
三、超声波位移传感器探头分类及结构（10分钟）
超声波位移传感器是利用超声波的物理特性和各种效应制成的装置，习惯上也称为超声波探头。
常用频率围：2×104~1×107HZ。
分类:按原理不同分为：压电式、磁致伸缩式、电磁式。
在实际应用中以压电式超声波位移传感器最为常见。
按探头结构又分为：直探头、斜探头、双探头以及其他专用探头。