超声波测距系统
基于labview的超声波测距系统
基于labview的超声波测距系统基于LabVIEW的超声波测距系统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进行距离测量。
而基于LabVIEW的超声波测距系统则是利用LabVIEW这一强大的图形化编程软件来实现超声波测距系统的设计与开发。
本文将介绍基于LabVIEW的超声波测距系统的设计原理、开发过程和优势。
一、设计原理基于LabVIEW的超声波测距系统的设计原理主要包括超声波发射与接收、测距计算与显示。
超声波传感器通过LabVIEW程序控制发射超声波信号，并接收反射回来的超声波信号。
根据超声波的传播速度和接收到信号的时间差，可以计算出目标物体与传感器之间的距离。
然后，LabVIEW程序将计算出的距离数据进行处理，并在界面上进行显示。
二、开发过程基于LabVIEW的超声波测距系统的开发过程分为硬件搭建、软件开发和系统调试三个阶段。
1. 硬件搭建：首先需要选择合适的超声波传感器和LabVIEW支持的硬件平台（如NI MyDAQ或NI ELVIS）。
将超声波传感器与硬件平台连接，并进行电路调试，确保传感器正常工作。
2. 软件开发：利用LabVIEW软件进行程序的编写。
编写程序来控制超声波传感器的发射与接收，并获取超声波信号的时间差。
然后，根据时间差计算出距离，并将距离数据传递给界面模块进行显示。
还可以添加一些功能模块，如数据记录、报警提示等。
3. 系统调试：完成软硬件的搭建和程序的编写后，需要对系统进行整体调试。
通过实际测量距离，并与预期结果进行对比，查找并解决可能存在的问题。
需要对界面进行美化和优化，提高系统的易用性和可视化程度。
三、优势1. 图形化编程：LabVIEW采用图形化编程方式，使得整个系统的设计与开发更加直观和简单。
通过简单拖拽和连接模块，即可完成复杂的程序编写，减少了开发周期和成本。
2. 多功能性：LabVIEW不仅可以实现超声波测距系统的设计，还可以结合其他传感器模块和数据处理模块，实现更加复杂的功能，如环境监测、控制系统等。
基于单片机超声波测距系统的设计和实现
基于单片机超声波测距系统的设计和实现超声波测距系统是利用超声波传播速度较快的特性，通过发射超声波并接收其回波来测量距离的一种常见的测距方式。
在本文中，我们将介绍基于单片机的超声波测距系统的设计和实现。
一、系统设计原理超声波测距系统主要由超声波发射器、超声波接收器、单片机和显示器组成。
其工作原理如下：1.发送超声波信号：超声波发射器通过单片机控制，向外发射超声波信号。
超声波的发射频率通常在40kHz左右，适合在空气中传播。
2.接收回波信号：超声波接收器接收到回波信号后，将信号经过放大和滤波处理后送入单片机。
3.距离计算：单片机通过测量超声波发射和接收的时间差来计算距离。
以声速343m/s为例，超声波的往返时间与距离之间的关系为：距离=时间差×声速/2、通过单片机上的计时器和计数器来测量时间差。
4.数据显示：单片机将计算得到的距离数据通过显示器显示出来，实时展示被测物体与超声波传感器之间的距离。
二、系统设计步骤1.系统硬件设计：选择合适的超声波模块，其具有超声波发射器和接收器功能，并可通过接口与单片机连接。
设计好电源电路以及超声波传感器与单片机之间的连接方式。
2.系统软件设计：根据单片机的型号和编程语言，编写相应的程序。
包括超声波信号的发射和接收控制，计时和计数功能的编程，距离计算和数据显示的实现。
3.硬件连接和调试：将硬件连接好后，对系统进行调试。
包括超声波模块与单片机的连接是否正确，超声波信号的发射和接收是否正常，计时和计数功能是否准确等。
5.优化和改进：根据实际测试结果，对系统进行优化和改进。
如增加滤波和放大电路以提高信号质量，调整超声波模块的发射频率，改进显示方式等。
三、系统实现效果完成以上设计和实施后，我们可以得到一个基于单片机的超声波测距系统。
该系统使用简单，测距精度高，响应速度快，适用于各种距离测量的应用场景。
同时，该系统还可根据具体需求进行各种改进和扩展，如与其他传感器结合使用，增加报警功能等。
超声波测距系统
超声波测距系 统
-
引言
目录
系统设计
引言
超声波测距是一种非接触式的测 量方法，具有精度高、可靠性强、
对环境适应性强等优点
本设计以51单片机为核心，利用 超声波传感器进行距离测量，实 现成
本系统主要由51单片机、超声波传感器、显示模块和电源模块组成
电路连接
系统设计
将超声波传感器的Trig和 Echo分别连接到51单片机的 P1.0和P1.1口 将LCD显示屏的RS、RW和E分 别连接到51单片机的P0.0、 P0.1和P0.2口
电源模块通过杜邦线连接到 51单片机和超声波传感器： 为它们提供工作电压
系统设计
软件设计
主要步骤
初始化：包括初始化LCD显示屏和超声波传感器 发送超声波：通过51单片机的P1.0口发送一个10微秒的脉冲信号，触发超声波传感器 发送超声波
THANKS
系统设计
接收回声：超声波传感器接 收到回声后，通过P1.1口将 信号发送到51单片机
计算距离：51单片机接收到 回声信号后，根据超声波传 感器的工作原理，计算出距 离
显示结果：将计算出的距离 通过LCD显示屏显示出来
系统设计
主要代码
由于代码较长，这里只给出部分关键代码，具体可以参考以下示例代码
-
51单片机：作为系统的核心，负责处理和发送超声 波传感器的信号，并控制显示模块显示距离信息
超声波传感器：采用HC-SR04型号，该传感器具有测 量范围广、精度高等优点。其工作原理是利用超声 波的回声进行距离测量 显示模块：采用LCD显示屏，用于实时显示测量得到 的距离信息 电源模块：为整个系统提供稳定的工作电压
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。
超声波测距系统的概述
超声波测距系统的概述从技术上看，超声波测距系统在上个世纪70年代已经实用化，从70 年代末期开始广泛应用于生产领域。
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。
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，因此在工农业生产上到了广泛的应用。
2 课题研究背景与意义2.1 课题研究背景超声波是指频率在20kHz 以上的声波，它属于机械波的范畴。
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。
随着经济发展，电子测量技术应用越来越广泛，而超声波测量精确高，成本低，性能稳定则备受青睐。
超声波是指频率在20kHz 以上的声波，它属于机械波的范畴。
超声波也遵循一般机械波在弹性介质中的传播规律，如在介质的分界面处发生反射和折射现象，在进入介质后被介质吸收而发生衰减等。
正是因为具有这些性质，使得超声波可以用于距离的测量中。
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。
一般的超声波测距仪可用于固定物位或液位的测量，适用于建筑物内部、液位高度的测量等。
2.2 课题研究意义由于超声测距是一种非接触检测技术，不受光线、被测对象颜色等的影响，较其它仪器更卫生，更耐潮湿、粉尘、高温、腐蚀气体等恶劣环境，具有少维护、不污染、高可靠、长寿命等特点。
因此可广泛应用于纸业、矿业、电厂、化工业、水处理厂、污水处理厂、农业用水、环保检测、食品（酒业、饮料业、添加剂、食用油、奶制品）、防汛、水文、明渠、空间定位、公路限高等行业中。
可在不同环境中进行距离准确度在线标定，可直接用于水、酒、糖、饮料等液位控制，可进行差值设定，直接显示各种液位罐的液位、料位高度。
因此，超声在空气中测距在特殊环境下有较广泛的应用。
利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于实现实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的指标要求，因此为了使移动机器人能够自动躲避障碍物行走，就必须装备测距系统，以使其及时获取距障碍物的位置信息（距离和方向）。
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。
超声波测距系统的设计
超声波测距系统的设计引言：一、硬件设计：1.选择传感器：超声波传感器是测距系统的核心部件，通常采用脉冲法进行测量。
在选择传感器时，应考虑工作频率、测量范围、精度和稳定性等参数，并根据实际需求进行选择。
2.驱动电路设计：超声波传感器需要高频信号进行激励，设计驱动电路时需要根据传感器的工作要求来设计合适的电路，保证信号稳定且能够满足传感器的工作需求。
3.接收电路设计：超声波传感器产生的脉冲回波需要经过接收电路进行信号放大和滤波处理，设计接收电路时需要考虑信号放大的增益、滤波器的截止频率以及抗干扰能力等因素。
4.控制板设计：控制板是超声波测距系统中的核心控制器，负责控制测距过程、数据处理以及通信等功能。
在设计控制板时，应根据系统的要求选择合适的微控制器或单片机，并设计合理的电路布局和电源电路。
二、软件编程：1.驱动程序开发：根据传感器的规格书和数据手册，编写相应的驱动程序，实现对超声波传感器的激励和接收。
2.距离计算算法开发：通过测量超声波的往返时间来计算距离，根据声速和时间的关系进行距离计算，并根据实际情况对计算结果进行修正。
3.数据处理和显示：根据实际需求，对测量得到的距离进行处理，并将结果显示在合适的显示设备上，如LCD屏幕或计算机等。
4.数据通信：如果需要将测量结果传输至其他设备或系统，则需要编写相应的数据通信程序，实现数据的传输和接收。
三、系统测试与优化：1.测试传感器性能：测试测距系统的稳定性、精度和灵敏度等性能指标，根据测试结果对系统参数进行优化和调整。
2.系统校准：超声波测距系统可能受到环境温度、湿度和声速等因素的影响，需要进行校准以提高测量精度。
3.系统集成与实际应用：将超声波测距系统与实际应用场景进行集成，进行实际测试和验证。
总结：超声波测距系统的设计包括硬件设计和软件编程两个方面，其中硬件设计主要包括传感器选择、驱动电路设计和接收电路设计等；软件编程主要包括驱动程序开发、距离计算算法开发、数据处理和显示以及数据通信等。
基于单片机的超声波测距系统实验报告
基于单片机的超声波测距系统实验报告一、引言超声波测距系统是一种基于超声波工作原理的测距技术，主要通过发送超声波信号并检测回波信号来测量目标物体与传感器之间的距离。
本实验旨在通过使用单片机搭建一个基于超声波的测距系统，通过实际测量和数据分析来验证其测距的准确性和可靠性。
二、原理超声波测距系统主要包括超声波发射器、超声波接收器和单片机控制系统三部分。
其中，超声波发射器产生超声波信号，通过空气传播到目标物体上并被反射回来；超声波接收器接收到反射回来的超声波信号，并将其转化为电信号输出；单片机控制系统通过控制超声波发射器的发射与接收的时间来计算距离。
三、实验步骤1.搭建硬件连接：将超声波发射器和接收器分别连接到单片机的GPIO引脚，并通过电阻和电容进行滤波处理。
2.编写控制程序：通过单片机控制程序，设置超声波发射器引脚为输出模式，将其输出高电平信号一段时间后再拉低；设置超声波接收器引脚为输入模式，并通过中断方式检测接收到的超声波信号，计算时间差并转换为距离值。
3.进行实际测量：将超声波发射器和接收器对准目标物体，启动测量程序并记录距离值。
4.多次实验并计算平均值：为了提高测距的准确性，进行多次实验并计算多次测量结果的平均值。
四、实验结果和讨论通过多次实验测量，我们得到了如下结果：测量1距离为30cm，测量2距离为31cm，测量3距离为29cm。
将这些结果进行平均，得到最终距离结果为30cm。
通过与实际测量的距离进行对比，我们发现测量结果基本与实际距离相符，误差控制在可接受范围内。
这表明我们搭建的基于超声波的测距系统具有较好的测距准确性和可靠性。
然而，我们也发现在一些特殊情况下，例如目标物体表面有较强的吸收或反射能力时，测量结果可能会出现误差。
这是因为超声波在传播过程中会受到传播介质和目标物体的影响，从而引发信号衰减或多次反射等现象。
在实际应用中，我们需要根据具体情况进行系统的优化和调整，以提高测距的精确度。
车用超声波测距系统设计与应用
车用超声波测距系统设计与应用随着科技的发展，车用超声波测距系统已经成为新一代车辆安全研发的主流方向。
相比传统的车辆安全系统，车用超声波测距系统拥有更高的精度和更广泛的适用性。
本文旨在介绍车用超声波测距系统的设计原理、重要组成部分以及应用场景。
一、设计原理车用超声波测距系统主要依靠声波探测器和控制器两大部分构成。
声波探测器通过发送一定频率的声波，利用回声信号来计算距离。
控制器则负责控制整个系统的工作，将探测器接收到的信号处理转换为实际距离值，并根据测距结果执行相应的动作。
在使用时，车用超声波测距系统通过探测器向前发送一定频率的声波，当声波遇到物体时会发生反射。
探测器接收到反射的声波信号，并计算出物体与车辆之间的距离。
控制器将测量出的距离值与预设距离进行比较，如果差距达到预设范围，则控制器会触发相应的报警或减速措施，确保车辆安全行驶。
二、重要组成部分1.声波探测器：声波探测器是车用超声波测距系统中最关键的部分，它能够探测到周围物体，并将信号传递给控制器。
声波探测器通常由发射器和接收器组成，使用时发射器会发送一定频率的声波，接收器则接收周围物体反射回来的声波信号。
2.控制器：控制器可以根据声波探测器接收到的信号计算出物体到车辆的距离，并将距离值转换为实际的距离数值。
控制器还可以根据测量结果触发相应的警报或减速机制，确保车辆安全行驶。
3.显示屏：车用超声波测距系统的显示屏可以用来显示测量结果以及警报信息，帮助驾驶员更加清晰地了解车辆周围的情况。
4.电源系统：电源系统负责为整个车用超声波测距系统提供稳定可靠的电源。
三、应用场景车用超声波测距系统的应用场景非常广泛，可以用于车辆的前、后、左、右四个方向的监测。
以下是车用超声波测距系统的几种常见应用场景：1.倒车雷达：倒车雷达是车用超声波测距系统最为常见的应用场景之一。
在倒车过程中，探测器会向后发送声波，并根据接收到的反射信号计算出距离，从而帮助驾驶员更加精准地掌握车辆距离障碍物的距离。
教学项目10超声波测距系统设计
教学项目10超声波测距系统设计超声波测距系统是一种基于超声波传感技术，通过发送超声波脉冲并接收反射回来的超声波脉冲，从而测量目标物体与传感器之间的距离。
本教学项目旨在教授如何设计和实现一个简单的超声波测距系统。
以下是该项目的详细步骤：1.材料准备：- Arduino Uno控制板-超声波传感器模块（如HC-SR04）-面包板-杜邦线2.连接电路：- 将Arduino Uno控制板插入面包板，并让其稳固地固定在面包板上。
- 使用杜邦线将超声波传感器模块连接到Arduino Uno控制板上，确保正确连接，VCC与5V引脚相连，Trig与9引脚相连，Echo与10引脚相连，GND与GND引脚相连。
3.编写代码：- 打开Arduino开发环境，创建一个新的空白文件。
-编写代码以初始化引脚，并定义距离变量。
-编写一个函数来测量距离，该函数将使用超声波发送脉冲并接收回来的脉冲，并计算出目标物体与传感器之间的距离。
-在主循环中调用测量函数，并将测量结果打印到串行监视器中。
以下是一个示例代码：```c++const int trigPin = 9;const int echoPin = 10;void setupinMode(trigPin, OUTPUT);pinMode(echoPin, INPUT);Serial.begin(9600);void loolong duration, distance;digitalWrite(trigPin, LOW);delayMicroseconds(2);digitalWrite(trigPin, HIGH);delayMicroseconds(10);digitalWrite(trigPin, LOW);duration = pulseIn(echoPin, HIGH);distance = duration * 0.034 / 2;Serial.print("Distance: ");Serial.print(distance);Serial.println(" cm");delay(1000);```4.上传代码：- 将Arduino Uno控制板通过USB连接到电脑。
超声波测距原理模型
超声波测距原理模型
超声波测距是一种利用声波在空气中传播的特性来测量距离的技术。
它的基本原理是通过发射一个短暂的高频声波脉冲,并测量该脉冲发出后被障碍物反射回来所需的时间,根据声速和往返时间就可以计算出障碍物与发射源之间的距离。
超声波测距系统通常由三个主要部分组成:
1. 发射器:通常是一个压电陶瓷换能器,它将电信号转换为高频声波脉冲,发射出去。
2. 接收器:也是一个压电陶瓷换能器,它接收反射回来的声波脉冲,并将其转换为电信号。
3. 控制电路:包括定时器、放大器和数据处理单元。
它负责控制发射和接收的时序,测量脉冲的往返时间,并根据声速计算出距离。
测距过程如下:
1. 控制电路发出一个短暂的触发脉冲,驱动发射器发出一个高频声波脉冲。
2. 声波脉冲在空气中传播,当遇到障碍物时会被反射回来。
3. 接收器接收到反射回来的脉冲信号,并将其转换为电信号。
4. 控制电路测量发射脉冲和接收脉冲之间的时间差,即往返时间。
5. 根据已知的声速(在空气中约为340米/秒),控制电路计算出障碍物的距离。
距离 = (声速 × 往返时间) / 2
需要注意的是,温度、湿度和气压等环境因素会影响声速,因此在实际应用中需要对声速值进行校正,以提高测距精度。
超声波测距技术广泛应用于自动驾驶、机器人避障、液位测量、停车辅助等领域。
它的优点是结构简单、成本低廉、测距范围适中。
但也存在一些局限性,如测距范围有限、受环境噪声干扰等。
【文献综述】超声波测距系统
文献综述电子信息工程超声波测距系统前言：人能听到的声音频率为20Hz~20kHz，即为可听声波，超出此频率范围的声音，即20Hz 以下的声音称为次声波，20kHz以上的声音称为超声波。
由于超声波具有较强的指向性，且在传播中能量消耗较慢，所以在介质中传播较远，因此超声波经常被用在距离的测量上，如物位测量仪和测距仪等都可以由超声波进行实现。
超声波在空气中的传播速度为340米/秒（因温度大小会有规律变化），因此，如果能测出超声波在空气中的传播时间，就能算出其传播的距离。
超声波测距是一种利用声波特性、电子计数、光电开关相结合来实现非接触式距离测量的方法，不受光线、被测对象颜色等的影响，相比较与其它仪器而言更为卫生，更耐潮湿、粉尘、高温、腐蚀气体等恶劣环境，并且具有维护简单、无污染、可靠性高、寿命长等特点，可应用于纸业、矿业、电厂、化工业、水处理厂、污水处理厂、农业用水、环保检测、食品（酒业、饮料业、添加剂、食用油、奶制品）、防汛、水文、明渠、空间定位、公路限高等行业中。
且可在不同环境中进行距离准确度在线标定，可直接用于水、酒、糖、饮料等液位控制，可进行差值设定，可直接显示各种液位罐的液位、料位高度等【12】。
主题：现在认为，超声波最先是从1876年F.Galton的气哨实验开始，这是人类首次产生高频声波。
在以后30年内，人们对超声波仍然了解的比较少，发展较为缓慢，没有重视对超声波的研究。
在第一次世界大战中，超声波的研究才慢慢的受到各国的重视。
这时期法国人Langevin使用了一种晶体传感器，并使其在水下接收一些相对低频率的超声波，并且提出是否可以使用超声波来对水中的潜艇进行检测或者在水下利用超声波进行通信【16】。
在1929年，前苏联科学家Sokolov最先提出了利用超声波探进行检查金属物内部是否存在缺陷的想法【17】。
在间隔两年后，德国人Mulhauser获准一项关于超声检测方法的德国专利，但是他却没有在这方面进行深入的探索研究。
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。
超声波测距(高度定位控制和测量系统)3图俱全
目录摘要 (2)第一章系统总体设计方案 (4)1.1 超声波测距原理 (4)1.2 超声波测距系统 (4)第二章系统的硬件设计 (5)2.1 超声波发生电路 (5)2.2 超声波接收电路 (6)2.3 温度的补偿 (8)2.4 LED动态显示电路 (8)第三章系统软件设计 (9)3.1 主程序结构 (10)3.2 中断程序结构 (11)3.3回波接收程序 (11)第四章误差分析 (12)4.1.时间误差 (12)4.2.超声波传播速度误差 (12)第五章调试 (12)第六章整机原件清单 (13)第七章总结 (13)7.1设计任务完成情况 (13)7.2 心得体会 (14)参考文献 (15)附录一 (16)附录二 (17)附录三 (18)摘要高度定位控制和测量系统也就是我们常说的超声波测距。
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。
而电子技术及压电陶瓷材料的发展，使高度定位控制和测量系统得到了迅速的发展。
超声测距是一种非接触式的检测技术。
与其它方法相比，它不受光线、被测物处于黑暗、有灰尘、烟雾、电磁干扰、有毒等恶劣的环境下有一定的适应能力。
因此在液位测量、机械手控制、车辆自动导航、物体识别等有广泛应用。
特别是应用于空气测距，由于空气中波速较慢，其回波信号中包含的沿传播方向上的结构信息很容易检测出来，具有很高的分辨率，因而其准确度也较其它方法为高;而且超声波传感器具有结构简单、体积小、信号处理可靠等特点。
关键字：传感器、测距、测量系统、设计、高度定位PICKHighly positioning control and measurement system is also we often say the ultrasonic ranging. Due to the strong, the energy consumption of ultrasonic directivity slowly in the medium of communication, distance, and is often used to measure the distance of ultrasonic, such as rangefinder and material level measurement instrument etc can all through the ultrasonic. And electronic technology and the development of piezoelectric ceramic materials, high positioning control and measuring systems have been developed rapidly.Ultrasonic ranging is a non-contact detection technologies. Compared with other methods, it is light and darkness, the analyte in dust, smoke, electromagnetic interference, toxic etc harsh environments have certain ability to adapt. Therefore, in robot control level measurement, vehicle navigation, automatic object recognition is widely used. Especially the application in the air, the air velocity range due to low, the echo signal along the direction of propagation of contains information on the structure, very easily with high resolution, and its accuracy is higher than other methods for, And the ultrasonic sensor has simple structure, small volume, the characteristic such as being reliable signal processing.Key words: sensor, and measurement system, the design, the high position第一章系统总体设计方案1.1 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差计算出发射点到障碍物的实际距离。
基于labview的超声波测距系统
基于labview的超声波测距系统1. 引言1.1 研究背景超声波测距系统是一种通过发送和接收超声波来测量目标距离的技术。
在现代工业和科学领域中，超声波测距系统被广泛应用于测距、定位和避障等方面。
随着科学技术的不断发展，人们对超声波测距系统的性能和精度要求也日益提高，因此对于基于labview的超声波测距系统的研究具有重要的意义。
研究背景中需要探讨目前超声波测距系统的发展现状，包括其在自动化生产、智能交通、医疗诊断等领域的应用情况。
还需要介绍一些现有的超声波测距系统存在的问题和局限性，如测距精度不高、信号干扰较大等。
通过对现有技术的分析，可以为本文基于labview的超声波测距系统的设计提供更为明确的方向和依据。
1.2 研究目的本文旨在通过基于LabVIEW的超声波测距系统的研究与实现，探索其在测距应用中的可行性和有效性。
具体目的如下：1. 研究超声波测距原理：通过深入研究超声波的传播特性和测距原理，揭示超声波在测距中的工作机制和优势。
2. 实现系统设计与开发：通过搭建基于LabVIEW的超声波测距系统，实现对超声波信号的发送、接收和处理，进而实现准确测量目标距离的功能。
3. 分析实验结果：通过实际实验和数据分析，评估所设计系统的准确性、稳定性和性能优劣，验证其在测距应用中的可靠性。
4. 性能评价与优化：对所研究的超声波测距系统进行性能评价，发现存在的问题和不足之处，并提出相应的优化建议和改进方向。
5. 应用前景展望：探讨基于LabVIEW的超声波测距系统在工业自动化、智能交通和智能仓储等领域的应用前景，为未来的研究和应用提供参考。
1.3 意义和价值超声波测距系统在工业生产、智能交通、安防监控等领域具有重要的应用价值和实际意义。
超声波测距系统能够实现非接触式测距，避免了传统测距方式中接触式传感器可能带来的误差和风险，提高了安全性和可靠性。
超声波测距系统可以实现对目标距离的快速准确测量，提高了生产效率和工作效率。
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。
超声波测距系统设计(新图)
超声波测距系统设计1. 课程设计目的通过《传感器及检测技术》课程设计，使我们掌握传感器及检测系统设计的方法和设计原则及相应的硬件调试的方法。
进一步理解传感器及检测系统的设计和应用。
2. 内容及要求2.1 设计内容设计一个超声波测距系统，通过超声测距仪的原理是根据超声波遇到障碍物反射回来的特性进行测量的。
超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即中断停止计时。
通过不断检测产生波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射超声波和接收到回波的时间差T，然后求出距离L。
基本的测距公式为：L=(△t/2)*C式中L——要测的距离T——发射波和反射波之间的时间间隔C——超声波在空气中的声速，常温下取为340m/s声速确定后，只要测出超声波往返的时间，即可求得L。
2.2 设计要求本次设计采用40KHz的超声波发射和接收传感器测量距离。
可采用发射和接收之间的距离，也可将发射和接收平行放在一起，通过反射测量距离。
实现功能要求：(1) LED数码管显示测量距离，精确到小数点后一位（单位：cm）。
(2) 测量范围：30cm～200cm，(3) 误差＜0.5cm。
(4)确保系统的可靠性。
3．系统工作原理设计的整体框图如图1所示，主要由超声波发射，超声波接收与信号转换，按键显示电路与温度传感器电路组成。
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的回波，从而测出发射和接收回波的时间差T，然后求出距离L=CT／2，式中的C为超声波波速。
在常温下，空气中的声速约为340m／s。
由于超声波也是一种声波，其传播速度C与温度有关，在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的。
因为本系统测距精度要求很高，误差<0.5cm，所以通过对温度的检测对超声波的传播速度加以校正。
超声波传播速度确定后，只要测得超声波往返的时间，如图2所示，即可求得距离。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
超声波测距系统实验报告
一、实验目的
1、通过实验，初步体验传感器的使用。
2、熟悉超声波传感器的使用方法。
3、通过自行分析、设计、安装、调试简单的电子电路来掌握电子电路设计的一般思想与方法。
二、实验任务
利用给定的超声波传感器，设计一个超声波测距系统：基本要求：
①测量距离不小于0.5米，数字显示，动态更新测量结果，更新时间约
0.5秒；
②测量精度优于0.05米,显示精度0.01米；
③距离小于0.2米时，用蜂鸣片发出间歇式的嘀一嘀声响报警。
说明：超声波传感器的说明请参见教材9.8.1。
提高要求：
测量距离大于1.5米。
三、实验原理
实验中将距离S转化为时间差△t，计算超声波接收模块接收到信号的时间与发射模块发射时间之间的时间差△t，根据S=，可计算得到距离，其中为超声波在空气中的传输速度，为简单起见，在设计时按照340m/s考虑。
闸门脉冲源产生宽度为T的信号，开启控制门，使得超声波振荡器输出40ＫＨＺ的脉冲信号经过放大器传送给超声波发射器，同时闸门脉冲源产生清零信号，使计数器从零开始计数。
脉冲信号经过一定的时间反射回来，被超声波接受器接受，成为电信号。
将回波放大滤波后，回波检测电路检测出接收的第一个脉冲的前沿，电路输出使计数器停止计数，则计数器的值即为待测的距离。
四、模块设计
模块一波形振荡器
需要输出40KHZ的方波，开始利用一片555构成多谐振荡器，这样整个电路需要3片555，
为简便起见，可以利用施密特触发器构成多谐振荡器（《数字电子技术基础》）。
电路图如下：
根据公式：
取C=10nF，R=1K，测得周期为9.16uS，根据比例关系，若取R=4k,则频率为39KHZ。
模块二闸门脉冲源的产生
利用一片555构成多谐振荡器，为保证刷新时间为0.5秒，可以选择频率为2HZ的脉冲源
电路图如下：
模块三控制门
将2HZ信号与40KHZ信号相与非，控制信号为低电平是，输出40KHZ的方波，否则输出为0.
电路图如下：
模块四清零信号的产生
为使得每次计数时都可以从零开始计数，需要产生一个短暂的清零信号，为此，可以利用反相器的延时作用，并与原闸门脉冲源信号经过与非后产生很窄的清零脉冲。
电路图如下：
但实际搭接电路中发现反相器的延时作用很小，清零信号不起作用，因此同其他同学探讨一下，决定用一个微分电路，电路图如下：
模块五发射信号放大部分
在这一部分中，利用电压比较器将上一级所得到的5V的脉冲电压放大。
电路图如下：
模块六回波放大滤波
由于超声波接受传感器同超声波发射传感器一样都具有选频功能，故在这一模块中可以不用专门的选频电路。
所以现在只需要放大电路部分。
由于回波电压的数量级为毫伏，并且在距离较远的情况下，回波更弱，故必须将信号放大。
为将其放大到5V左右驱动电路，预将其放大2500倍。
电路图如下：
为了消除干扰信号，可以用电压比较器来对信号进行整合。
电路图如下：
其中基准电压根据实验结果进行调整，为-5V。
模块七回波前沿检测
利用D触发器来实现。
电路图如下：
D触发器的D端接高电平，始终为1。
CLK端接经过滤波后的回波，CLR端接清零信号。
Q’ 为输出信号。
当清零信号到来时，Q’为1，控制阀门打开，开始计数，知道回波信号到来，CLK信号变为高电平，Q’为0，控制阀门关闭，计数停止。
模块八计数电路的设计
标准脉冲信号的产生，同波形振荡器的原理相同，根据公式。
设计要求精度为0.01米，令n=1，则=17kHZ。
电路图如下：
其中参数待调。
根据模块一中的比例关系，计算得R=6.42k，实际为9.4K。
标准信号脉冲与D触发器产生的控制脉冲想与，即可得到计数脉冲。
根据题目要求，要得到三位数码管显示，可以采用三片74LS90(2-5十进制计数器)，分别用来显示距离的个位、十分位、百分位。
电路图如下：
其中第一片74LS90的A端接计数脉冲，三片74LS90的R01与R02均接清零信号。
④报警系统
要求距离小于0.2米时，用蜂鸣片发出间歇式的嘀一嘀声响报警。
设个位与十分位产生的信号分别为A7、A6、A5、A4、A3、A2、A1、A0，则报警信号S=A7’A6’A5’A4’A3’A2’A1’,由于实际距离限制，只需要S=
A5’A4’A3’A2’A1’即可，电路图如下：。