第九组超声波测距无线接收系统实验报告
超声波测距实验报告
超声波测距实验报告1. 实验目的1.掌握超声波测距的基本原理；2.熟悉超声波测距仪器的使用；3.培养实验操作能力和数据处理能力。
2. 实验原理超声波测距是利用超声波在空气中的传播速度和反射原理，通过测量超声波发射和接收之间的时间间隔来计算被测物体与测距仪之间的距离。
超声波在空气中的传播速度约为 340 m/s。
3. 实验器材与步骤3.1 器材1.超声波测距仪；2.连接线；3.测量物体。
3.2 步骤1.连接超声波测距仪与电源；2.打开超声波测距仪，进行自检；3.将测量物体放置在合适的位置；4.调整超声波测距仪的测量范围；5.记录测量数据；6.分析数据，计算距离。
4. 实验数据与分析本实验共进行五次测量，记录数据如下：序号 | 测量距离（cm） | 误差（cm） |— | ———— | ——– |1 | 150.0 | 2.0 |2 | 152.5 | 1.5 |3 | 148.0 | 2.0 |4 | 151.0 | 1.0 |5 | 149.5 | 1.5 |平均距离 = (150.0 + 152.5 + 148.0 + 151.0 + 149.5) / 5 = 150.0 cm最大误差 = 2.0 cm最小误差 = 1.0 cm5. 实验总结本次实验掌握了超声波测距的基本原理和操作方法，通过对测量数据的分析，得出被测物体与测距仪之间的平均距离为 150.0 cm，最大误差为 2.0 cm，最小误差为 1.0 cm。
实验结果表明，超声波测距技术在实际应用中具有较高的准确性和可靠性。
6. 建议与改进1.在实验过程中，要确保测量物体与测距仪之间的距离在测距仪的测量范围内；2.提高实验操作技巧，减小人为误差；3.后续可以尝试使用不同类型的超声波测距仪进行实验，比较其性能和精度。
7. 实验拓展7.1 超声波测距的应用领域超声波测距技术广泛应用于工业、农业、医疗、交通、安防等领域，例如：1.工业领域：测量物体的尺寸、厚度、距离等；2.农业领域：测量土壤湿度、作物高度等；3.医疗领域：测量人体内部器官的距离、厚度等；4.交通领域：车辆测距、速度检测等；5.安防领域：监控设备、报警系统等。
超声测距模块实验报告
一、实验目的1. 理解超声波测距的基本原理。
2. 掌握超声波测距模块的硬件连接与软件编程。
3. 学习使用超声波测距模块进行距离测量。
4. 了解超声波测距在实际应用中的优势与局限性。
二、实验原理超声波测距是利用超声波在介质中传播的速度和距离之间的关系来测量距离的一种方法。
当超声波发射器发出超声波时，它会遇到障碍物并反射回来。
通过测量发射和接收超声波之间的时间差，可以计算出障碍物与发射器之间的距离。
超声波在空气中的传播速度大约为340m/s。
设超声波发射器与接收器之间的距离为d，超声波从发射器传播到障碍物并返回所需的时间为t，则有：\[ d = \frac{v \times t}{2} \]其中，v为超声波在空气中的传播速度，t为超声波往返所需的时间。
三、实验设备1. 超声波测距模块HC-SR042. STM32单片机开发板3. 调试工具4. 电源5. 导线四、实验步骤1. 硬件连接（1）将超声波测距模块的VCC、GND、TRIG和ECHO引脚分别连接到STM32单片机的3.3V、GND、GPIO和中断引脚。
（2）将STM32单片机的电源和地连接到实验平台的电源。
2. 软件编程（1）编写STM32单片机的程序，用于控制超声波测距模块。
（2）程序主要包含以下功能：- 初始化GPIO和中断引脚；- 发送触发信号；- 读取回响信号；- 计算距离；- 显示距离。
（3）使用HAL库函数实现上述功能。
3. 调试与测试（1）将程序烧录到STM32单片机中。
（2）使用调试工具检查程序运行情况。
（3）调整超声波测距模块的位置，测试不同距离下的测量结果。
五、实验结果与分析1. 实验数据通过实验，得到以下数据：| 距离（cm） | 测量值（cm） || :--------: | :--------: || 10 | 9.8 || 20 | 19.7 || 30 | 29.6 || 40 | 39.5 || 50 | 49.4 |2. 数据分析实验结果表明，超声波测距模块的测量精度较高，误差在±1cm以内。
超声波测距总结报告
电子技术实验课程设计超声波测距系统总结报告自03胡效赫2010012351一、课题内容及分析首先根据课程所给的几个题目进行选择，由于自己最近在做电子设计大赛的平台设计，希望对超声波测距在定位方面应用有更详尽的了解，所以选择课题三——超声波测距作为课程设计，内容如下：对课题进行分析：实验提供超声波传感器T40-16和R40-16，利用面包板和小规模芯片搭接电路，实现距离的测量及显示。
大致思路即驱动发射端发出超声波，接收端收到返回的脉冲进行处理与计算得到测量距离并通过数码管和蜂鸣器显示。
二、方案比较与选择由于超声波测距方案原理基本相同，只要能够检测出发射到接收的时间，并通过相应计算就可以得到所测距离。
所以问题大致分为驱动发射端、接收端检测、间隔时间计算与计算结果显示四部分。
具体的方案设计如下：闸门脉冲源产生基准宽度为T 的闸门脉冲，该脉冲一方面控制计数电路的计数启动和并产生计数器清零脉冲，使计数器从零开始对标准脉冲源输出的时钟脉冲（频率为17KHz）计数。
同时开启控制门，超声波振荡器输出的40kHz脉冲信号通过控制门，放大后送至超声波换能器，由发射探头转换成声波发射出去。
该超声波经过一定的传播时间，达到目标并反射回来，被超声波换能器的接收探头接收变成电信号，经放大、滤波、电压比较和电平转换后，还原成方波。
图中的脉冲前沿检测电路检测出第一个脉冲的前沿，输出控制信号关闭计数器，使计数器停止计数。
则计数器的计数值反映了超声波从发射到接收所经历的时间（或距离）。
三、模块化设计及参数估算1、闸门控制模块●设计思路555振荡电路产生频率为2Hz的脉冲，作为闸门脉冲源。
RC微分电路将输出的2Hz脉冲进行微分运算产生脉冲信号，作为计数启动和计数清零的信号，分别控制D触发器的置高端和74LS90的清零端。
●参数设计：555振荡电路T = (R1+2*R2)*C*ln2。
其中R1取4.7kΩ，R2接入10kΩ滑动变阻器，最后实测7.51kΩ，C取47uF。
实训报告超声波测距仪
一、实训目的本次实训旨在通过实际操作，掌握超声波测距仪的设计、制作和调试方法，了解超声波测距的原理和特点，提高动手能力和创新思维。
二、实训内容1. 超声波测距原理超声波测距仪是利用超声波的传播速度和反射原理进行距离测量的设备。
当超声波发射器发射超声波信号后，遇到障碍物会反射回来，接收器接收反射信号，通过计算超声波往返时间，即可得到距离。
2. 超声波测距仪设计（1）硬件设计本次实训所设计的超声波测距仪主要由以下模块组成：1）超声波发射模块：采用超声波发射器产生40kHz的超声波信号。
2）超声波接收模块：采用超声波接收器接收反射回来的超声波信号。
3）单片机模块：采用AT89S51单片机作为主控制器，负责控制超声波发射、接收、数据处理和显示。
4）显示模块：采用四位共阳数码管显示距离。
5）电源模块：采用稳压电源为整个系统供电。
（2）软件设计1）初始化：设置单片机工作状态，初始化各个模块。
2）超声波发射：单片机控制超声波发射器发射超声波信号。
3）超声波接收：单片机控制超声波接收器接收反射回来的超声波信号。
4）数据处理：计算超声波往返时间，根据超声波在空气中的传播速度，计算出距离。
5）显示：将计算出的距离显示在数码管上。
3. 超声波测距仪调试（1）硬件调试：检查各个模块的连接是否正确，确保电路正常工作。
（2）软件调试：编写程序，调试单片机控制程序，使超声波测距仪能够正常工作。
三、实训过程1. 硬件制作（1）按照电路图连接各个模块，焊接电路板。
（2）组装超声波发射器、接收器和数码管。
2. 软件编写（1）根据超声波测距原理，编写程序实现超声波发射、接收、数据处理和显示功能。
（2）调试程序，确保超声波测距仪能够正常工作。
3. 调试与测试（1）检查电路连接是否正确，确保电路正常工作。
（2）调试单片机控制程序，使超声波测距仪能够正常工作。
（3）进行实际测量，测试超声波测距仪的测量精度和稳定性。
四、实训结果与分析1. 测量精度通过实际测量，超声波测距仪的测量精度在1厘米以内，满足日常使用要求。
超声波测距实验报告
目录1、课题设计的目的和意义 (3)2、课题要求 (3)2.1、基本功能要求 (3)2.2、提高要求 (4)3、重要器件功能介绍 (4)3.1、CX20106A红外线发射接收专用芯片 (4)3.2、AT89C51系列单片机的功能特点 (5)3.3、ISD1700优质语音录放电路 (6)4、超声波测距原理 (8)4．1、超声波测距原理图 (8)4.2、超声波测距的基本原理 (9)5、硬件系统设计 (10)5.1、超声波发射单元 (10)5.2、超声波接收单元 (11)5.3、显示单元 (11)5.4、语音单元 (12)5.5、硬件设计中遇到的难题： (12)6、系统软件设计 (14)7、调试与分析 (15)7.1调试 (15)7.2误差分析 (15)8、总结 (16)9、附件 (17)9.1、总电路 (17)9.2、主要程序 (18)10、参考文献 (22)1课题设计的目的及意义随着科学技术的快速发展，超声波在测距仪中的应用越来越广，但就目前技术水平而言，人们可以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，超声波测距作为一种新型的非常重要有用的工具在各方面都有很大的发展空间，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：研究具体的高定位精度的被动测距声纳，以满足军事和渔业等的发展需求，实现远程的被动探测和识别。
毋庸置疑，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。
超声波测距在某些场合有着显著的优点，因为这种方法是利用计算超声波在被测物体和超声波探头之间的传输来测量距离的，因此它是一种非接触式的测量，所以他就能够在某些场合或环境比较恶劣的环境下使用。
比如测有毒或者有腐蚀性化学物质的液面高度或者高速公路上快速行驶汽车之间的距离。
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，最注重发展到具有创造力。
超声波测距 实验报告
Q1
40106
图 6
7490 芯片的时钟接前一位的 Q3。最低位 7490 芯片的时钟接 17kHz TTL 方波（由信号 发生器提供）和闸门波形相与（或者相与非）的结果。闸门波形由下图所示的电路产生：
1 发(Q1)
D
SET
Q
Q3
CLR
Q
收
图 7
4、报警电路。
图 8
此部分的功能是通过存储器（用 74161 芯片）保存计数值，在报警时间（如图 8）内用 组合逻辑电路对计数值进行比较。若计数值小于 30（cm） （且小于存储器中的值） ，则利用
实验日期 2010-7-13~2010-7-15
实验室
222
座位号
23
清华大学电子工程系
电子技术课程设计 实验报告
超声波测距系统
班级 无 82 学号 2008011098 姓名 刘硕 交报告日期 2010-7-17
【实验任务】
1. 测量距离不小于 0.5m 米，数字显示，动态更新测量结果，更新时间约 1 秒。测量精 度优于 0.05m，显示精度 0.01m。 2.测量距离不小于 1.0m 米，数字显示，动态更新测量结果，更新时间约 1 秒。测量精 度优于 0.01m，显示精度 0.01m 3.测量距离不小于 2.0m 米，数字显示，动态更新测量结果，更新时间约 1 秒。测量精 度优于 0.01m，显示精度 0.01m 距离小于 0.3m 时，用蜂鸣片发出间歇式的“嘀一嘀”声响报 警。 4*.显示无跳动、闪烁，距离小于 0.3m 且距离变近时，用蜂鸣片发出间歇式的“嘀一嘀” 声响报警。
Ix<30cm Q3 BDC
图 10
实现距离小于 30cm 且距离变近报警的电路：
超声测距实验报告
超声测距实验报告一、实验目的本次超声测距实验的主要目的是研究和掌握利用超声波进行距离测量的原理和方法，并通过实际操作和数据分析，评估测量系统的精度和可靠性。
二、实验原理超声波是一种频率高于 20kHz 的机械波，其在空气中传播时具有良好的指向性和反射特性。
超声测距的基本原理是利用超声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间差来计算距离。
具体计算公式为：距离＝（超声波传播速度×传播时间）／ 2 。
在常温常压下，空气中超声波的传播速度约为 340 米/秒。
通过测量超声波从发射到接收的时间间隔 t，就可以计算出距离。
三、实验仪器与材料1、超声测距模块：包括发射探头和接收探头。
2、微控制器：用于控制超声模块的工作和处理数据。
3、显示设备：用于显示测量结果。
4、电源：为整个系统供电。
5、障碍物：用于反射超声波。
四、实验步骤1、硬件连接将超声测距模块的发射探头和接收探头正确连接到微控制器的相应引脚。
连接电源，确保系统正常供电。
将显示设备与微控制器连接，以便显示测量结果。
2、软件编程使用相应的编程语言，编写控制超声模块工作和处理数据的程序。
实现测量时间的计算和距离的换算，并将结果输出到显示设备。
3、系统调试运行程序，检查系统是否正常工作。
调整发射功率和接收灵敏度，以获得最佳的测量效果。
4、测量实验将障碍物放置在不同的距离处，进行多次测量。
记录每次测量的结果。
五、实验数据与分析以下是在不同距离下进行多次测量得到的数据：｜距离（米）｜测量值 1（米）｜测量值 2（米）｜测量值 3（米）｜平均值（米）｜误差（米）｜｜｜｜｜｜｜｜｜ 05 ｜ 048 ｜ 052 ｜ 050 ｜ 050 ｜ 000 ｜｜ 10 ｜ 095 ｜ 105 ｜ 100 ｜ 100 ｜ 000 ｜｜ 15 ｜ 148 ｜ 152 ｜ 150 ｜ 150 ｜ 000 ｜｜ 20 ｜ 190 ｜ 205 ｜ 195 ｜ 197 ｜ 003 ｜｜ 25 ｜ 240 ｜ 255 ｜ 245 ｜ 247 ｜ 003 ｜｜ 30 ｜ 290 ｜ 305 ｜ 295 ｜ 297 ｜ 003 ｜通过对实验数据的分析，可以看出在较近的距离（05 米至 15 米）内，测量误差较小，基本可以准确测量。
超声波测距仪实训报告
超声波测距仪实训报告一、实训目的本次实训的目的是通过设计和制作超声波测距仪，深入了解超声波测距的原理和应用，掌握相关的电子电路设计、焊接、调试和编程技能，提高实际动手能力和问题解决能力。
二、实训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和往返时间来计算距离。
超声波发生器发射出一定频率的超声波，当遇到障碍物时会反射回来，被超声波接收器接收。
通过测量发射和接收的时间差，再根据超声波在空气中的传播速度（约 340 米/秒），就可以计算出障碍物与测距仪之间的距离。
计算公式为：距离＝（传播速度 ×时间差）／ 2三、实训设备和材料1、超声波传感器模块（HCSR04）2、单片机开发板（如 STM32、Arduino 等）3、面包板、杜邦线4、电阻、电容等电子元件5、示波器、万用表6、电脑及编程软件四、实训步骤1、硬件电路设计将超声波传感器模块与单片机开发板连接，根据模块的引脚定义和开发板的接口，使用杜邦线进行连接。
连接电源和地，确保电路的供电正常。
2、软件编程选择相应的编程环境，如 Arduino IDE 或 Keil 等。
编写控制程序，实现超声波的发射和接收，并计算距离。
通过串口将测量的距离数据发送到电脑上进行显示。
3、电路焊接与调试如果需要制作永久性的电路，可以将元器件焊接在电路板上。
使用示波器和万用表检查电路的工作状态，确保信号的正常传输。
4、系统测试将制作好的超声波测距仪放置在不同的距离处，测量并记录数据。
分析测量结果的准确性和稳定性，对系统进行优化和改进。
五、遇到的问题及解决方法1、信号干扰在实际测量中，发现测量结果有时会出现较大的误差，经过检查发现是由于周围环境中的电磁干扰导致的。
解决方法是增加滤波电容，提高电路的抗干扰能力。
2、测量范围有限超声波测距仪的测量范围受到传感器性能和环境因素的影响。
为了扩大测量范围，尝试调整发射功率和接收灵敏度，但效果不明显。
最终通过更换性能更好的超声波传感器模块解决了问题。
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。
超声波测距实训报告格式
一、实训目的1. 掌握超声波测距的基本原理和操作方法。
2. 学会使用超声波测距模块进行实际测量。
3. 熟悉超声波测距系统的硬件组成和软件编程。
4. 提高非接触式测距技术的应用能力。
二、实训时间2023年X月X日至2023年X月X日三、实训地点XXX实验室四、实训器材1. 超声波测距模块2. 单片机或微控制器（如Arduino）3. 连接线4. 电源5. 计算器6. 实验台五、实训原理超声波测距是基于超声波在介质中传播的速度和时间关系进行距离测量的技术。
当超声波从发射器发出后，遇到障碍物会被反射回来，接收器接收到反射波后，通过计算超声波往返时间，即可得到障碍物与发射器之间的距离。
六、实训步骤1. 硬件连接（1）将超声波测距模块的发射引脚和接收引脚分别连接到单片机或微控制器的数字输出和数字输入引脚。
（2）将电源连接到单片机或微控制器的电源引脚。
（3）将单片机或微控制器连接到电脑，用于程序下载和调试。
2. 软件编程（1）编写程序，设置超声波模块的引脚模式，包括发射和接收引脚的模式。
（2）编写程序，控制超声波模块发射超声波信号。
（3）编写程序，读取接收到的反射波信号，计算超声波往返时间。
（4）编写程序，根据超声波往返时间和声速计算距离。
3. 实验操作（1）将单片机或微控制器程序下载到设备中。
（2）将设备放置在合适的位置，确保超声波模块能够发射和接收信号。
（3）启动程序，观察距离显示结果。
4. 数据分析（1）记录不同测量条件下的距离值。
（2）分析距离值与实际距离之间的误差。
（3）讨论误差产生的原因。
七、实训结果1. 测量距离范围：0.3米至5米2. 测量精度：±1厘米3. 距离显示：通过单片机或微控制器显示，可实时更新八、实训总结1. 通过本次实训，掌握了超声波测距的基本原理和操作方法。
2. 学会了使用超声波测距模块进行实际测量，并了解了超声波测距系统的硬件组成和软件编程。
3. 提高了非接触式测距技术的应用能力，为今后的学习和工作打下了基础。
超声波测距实习报告
一、实习背景随着科技的不断发展，超声波测距技术逐渐在各个领域得到广泛应用。
为了提高自身实践能力，了解超声波测距技术在实际应用中的原理和操作，我参加了本次超声波测距实习。
二、实习目的1. 了解超声波测距的基本原理及工作流程；2. 掌握超声波测距仪的使用方法及注意事项；3. 培养动手能力和团队合作精神；4. 提高对超声波测距技术在实际应用中的认识。
三、实习内容1. 超声波测距原理及工作流程超声波测距是利用超声波在介质中传播的速度和反射原理来测量距离的一种技术。
当超声波发射器发出超声波后，在遇到障碍物时，部分超声波会被反射回来。
通过测量发射超声波和接收反射超声波之间的时间差，可以计算出障碍物与测距仪之间的距离。
超声波测距工作流程如下：（1）发射器发射超声波；（2）超声波遇到障碍物后反射回来；（3）接收器接收反射回来的超声波；（4）计算发射和接收之间的时间差；（5）根据超声波在介质中的传播速度，计算出障碍物与测距仪之间的距离。
2. 超声波测距仪的使用方法及注意事项（1）使用前，确保超声波测距仪的电源充足，避免因电量不足导致测量误差；（2）将测距仪放置在平稳的表面上，避免因震动导致测量误差；（3）调整测距仪的量程，使其适应被测物体的距离；（4）根据需要，调整测距仪的发射角度，确保超声波能够有效传播；（5）在测量过程中，避免测距仪受到其他信号的干扰；（6）测量完成后，关闭测距仪，确保设备安全。
3. 实际操作在实习过程中，我们使用超声波测距仪对实验室内的物体进行了测量。
具体操作如下：（1）将测距仪放置在平稳的桌面上；（2）调整测距仪的量程，使其适应被测物体的距离；（3）调整测距仪的发射角度，确保超声波能够有效传播；（4）按下测距仪的测量按钮，开始测量；（5）观察测距仪的显示屏，读取测量结果；（6）重复以上步骤，对多个物体进行测量。
四、实习心得通过本次超声波测距实习，我深刻认识到以下几方面：1. 超声波测距技术在实际应用中的重要性；2. 掌握超声波测距仪的使用方法及注意事项对于提高测量精度至关重要；3. 动手能力在实践过程中得到了锻炼，为今后的工作积累了宝贵经验；4. 团队合作精神在实习过程中得到了体现，为今后的团队协作打下了基础。
超声波测距实验报告
超声波测距模块工作原理
超声波发射器发射 一组超声波脉冲
脉冲遇到物体后反 射回来
超声波接收器接收 反射回来的脉冲
通过计算发射和接 收脉冲之间的时间 差，得到物体与传 感器之间的距离
编写Arduino程序，控制 超声波传感器发送和接收 信号
连接Arduino板与电脑， 上传程序并运行
调整超声波传感器的角度 和位置，确保测量距离准 确
开始测量
准备超声波传感器和Arduino板 连接超声波传感器和Arduino板 编写程序，设置触发和接收引脚 启动Arduino板，开始测量距离
数据记录和处理
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
拓展应用场景：将超声波测距技术 应用于更多领域，如自动驾驶、智 能机器人等。
降低成本：通过优化设计和生产工艺， 降低超声波传感器和测距系统的成本， 使其更广泛地应用于各种领域。
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实验步骤
准备实验器材
超声波传感器 添加标题
连接线 添加标题
添加标题 Arduino开发板
添加标题 面包板
跳线 添加标题
测量工具 添加标题
添加标题 电脑和软件
添加标题 实验环境
搭建实验装置
准备超声波传感器、 Arduino板、面包板、跳 线等材料
连接超声波传感器与 Arduino板的引脚
连接Arduino板与面包板 的引脚
学会使用超声波传感器进行距离测 量
学会分析实验数据，得出结论
掌握数据处理和分析技巧
学习如何使用超声波传感器进行距 离测量
超声波测距实习报告
信息科学与工程学院计算机辅助综合设计实习报告班级：通信12-2班姓名：覃模广组员：何**学号：**********指导老师：***时间：2015年1月1.超声波概述1.1超声波基本理论1.1.1超声波发展史人类直到第一次世界大战才学会利用超声波，这就是利用“声纳”的原理来探测水中目标及其状态，如潜艇的位置等。
40年代末期超声波治疗在欧美兴起，直到1949年召开的第一次国际医学超声波学术会议上，才有了超声治疗方面的论文交流，为超声治疗学的发展奠定了基础。
医学上最早利用超声波是在1942年，奥地利医生杜西克首次用超声波技术扫描脑部结构，以后到了60年代医生们开始将超声波应用于腹部器官的探测。
1956年第二届国际超声医学学术会议上已有许多论文发表，超声治疗进入了实用成熟阶段。
如今，超声波已广泛应用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等，在医学、军事、工业、农业上有很多的应用。
1.1.2超声波的本质声波是声音的类别之一，属于机械波，是人们能感觉得到的纵波，频率大小范围为16Hz-20KHz。
当声波的频率小于16Hz时就称为次声波，大于20KHz则叫做超声波。
其中超声波是种波动形式，它能作为探测和负载信息的载体；超声波也是种能量形式，如果其强度超过一定程度时，它能与传播超声波媒质的相互作用，去影响，甚至破坏后者的状态，性质及结构（用作治疗）。
超声波的反射、折射、衍射、散射在媒质中等传播规律，和可听声波的传播规律没有本质区别。
但超声波波长短，达到厘米，甚至达到毫米。
1.1.3超声波的应用正因为超声波在物理化学方面的独特特性，因此，超声波在许多方面都有广泛的应用。
归结起来，超声波主要应用在以下几个方面：(1) 在检验方面的应用超声波的波长比一般声波要短，具有较好的方向性，而且能透过不透明物质，这一特性已被广泛用于超声波探伤、测厚、测距、遥控和超声成像技术。
而超声波的测距原理：采用了超声波在空气中的传播速度为已知条件，测量的声波在发射后碰到障碍物反射的回来的时间，用发射和接收的时间差确定出发射点至障碍物的实际测量距离。
超声波测距实验报告
超声波测距系统实物设计报告一.设计要求1.测量距离不小于0.3米,数字显示清晰,无数字叠加,动态显示测量结果,更新时间约为0.5秒左右。
2.测量精度优于0.1米,显示精度0.01米。
3.距离小于0.3米时,蜂鸣器发出”嘀嘀”报警。
4.测量距离超过1.0米时,指示灯显示超量程。
二.系统设计思路1.原理框图2.系统组成模块（一）（一）40KHZ 40KHZ 方波产生电路1、分析：利用555定时器组成的多谐振荡器作为时钟信号的产生电路，通过理论计算加上微调电阻和电容的值，得到所需频率的矩形波，当R2远大于R1时，矩形波的占空比接近50%50%，可近似为方波。
，可近似为方波。
超声波振荡器控制门超声波放大器闸门CP 信号（2Hz ）计数开启清零计数超声波放大滤波正弦波前沿检测超声波接收器超量程灯光显示小于0.3米蜂鸣报计数显示电路反射物超声波发射器17KHzCP 2、单元电路如下图；3、参数计算：4、仿真结果：（二）（二）2Hz 2Hz 时钟信号发生电路：时钟信号发生电路：1、分析：利用555定时器组成的多谐振荡器作为时钟信号的产生电路，定时器组成的多谐振荡器作为时钟信号的产生电路，通过通过理论计算加上调整电阻和电容的值，得到所需频率的矩形波。
其中占空比在70%70%以上。
以上。
以上。
2、单元电路如下所示：参数计算：R1=710K 欧，R2=375欧，C1=1微F （三）17kHz 时钟信号发生电路：时钟信号发生电路：1、分析：利用555定时器组成的多谐振荡器作为时钟信号的产生电路，定时器组成的多谐振荡器作为时钟信号的产生电路，通过通过理论计算加上调整电阻和电容的值，得到所需频率的矩形波。
理论计算加上调整电阻和电容的值，得到所需频率的矩形波。
2、单元电路如下所示：3、参数计算：R1=1K 欧，R2=395欧，C5=47nf ；4、仿真5、功能：数字显示的测量结果要求动态更新时间约0.5秒左右，所以要求一个频率约2Hz 的时钟信号来控制刷新数据，保证结果显示稳定不闪烁。
超声波测距实验报告
电子信息系统综合设计报告、~超声波测距仪&！{"目录摘要 (3)第一章绪论 (3)）设计要求 (3)理论基础 (3)系统概述 (4)第二章方案论证 (4)系统控制模块 (5)|距离测量模块 (5)温度测量模块 (5)实时显示模块 (5)蜂鸣报警模块 (6)第三章硬件电路设计 (6)*超声波收发电路 (6)温度测量电路 (7)显示电路 (8)蜂鸣器报警电路 (9)第四章软件设计 (10)】第五章调试过程中遇到的问题及解决 (11)画PCB及制作 (11)焊接问题及解决 (11)软件调试 (11)实验总结 (12))附件 (13)元器件清单 (13)HC-SR04超声波测距模块说明书 (14)电路原理图 (16)PCB图 (16)（程序 (17)摘要—该系统是一个以单片机技术为核心,实现实时测量并显示距离的超声波测距系统。
系统主要由超声波收发模块、温度补偿电路、LED显示电路、CPU处理电路、蜂鸣器报警电路等5部分组成。
系统测量距离的原理是先通过单片机发出40KHz 方波串，然后检测超声波接收端是否接收到遇到障碍物反射的回波，同时测温装置检测环境温度。
单片机利用收到回波所用的时间和温度补偿得到的声速计算出距离，显示当前距离与温度，按照不同阈值进行蜂鸣报警。
由于超声波检测具有迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制的特点，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在生产生活中得到广泛的应用，例如超声波探伤、液位测量、汽车倒车雷达等。
关键词：超声波测距温度测量单片机 LED数码管显示蜂鸣报警第一章绪论1.1设计要求设计一个超声波测距仪，实现以下功能：(1)$(2)测量距离要求不低于2米；(3)测量精度±1cm；（3）超限蜂鸣器或语音报警。
1.2理论基础一、超声波传感器基础知识"超声波传感器是利用晶体的压电效应和电致伸缩效应，将机械能与电能相互转换，并利用波的特性，实现对各种参量的测量。
超声波测距实验报告
超声波测距实验报告超声波测距实验报告引言：超声波测距是一种常见的测量技术，广泛应用于工业、医学和科学研究领域。
通过发射超声波并测量其返回时间，我们可以计算出被测物体与传感器之间的距离。
本实验旨在探究超声波测距的原理和应用，并通过实际操作验证其可靠性和准确性。
实验步骤：1. 实验器材准备：超声波传感器、数字示波器、计算机等。
2. 连接电路：将超声波传感器与数字示波器和计算机相连。
3. 设置参数：根据实验要求，设置传感器的工作频率和测量范围。
4. 发射超声波：通过控制电路，使传感器发射超声波信号。
5. 接收信号：传感器接收到返回的超声波信号，并将其转换为电信号。
6. 数据处理：将接收到的信号传输到计算机，并使用相应的软件进行数据处理和分析。
7. 计算距离：根据超声波的传播速度和返回时间，计算被测物体与传感器之间的距离。
实验结果：经过多次实验，我们得到了一系列距离数据，并进行了统计和分析。
结果表明，超声波测距的准确性较高，误差在合理范围内。
同时，我们还观察到在不同环境条件下，超声波的传播和测量结果可能会受到一定的影响。
例如，声波在空气中的传播速度与温度和湿度有关，因此在不同的环境下，需要进行相应的修正。
实验讨论：超声波测距技术在许多领域中都有广泛应用。
在工业领域，它可以用于测量物体的距离、检测障碍物并进行避障等。
在医学领域，超声波测距被应用于超声诊断、医学成像等。
此外，超声波测距还可以用于地震勘探、水下探测等科学研究领域。
然而，超声波测距也存在一些局限性。
首先，超声波在传播过程中会受到物体的吸收、散射和衍射等影响，从而导致信号衰减和失真。
其次，超声波的传播速度与介质的性质和温度有关，因此在不同的介质中，需要进行相应的修正和校准。
此外，超声波测距还受到传感器的分辨率和灵敏度等因素的限制，影响了其测量的精确度。
结论：通过本次实验，我们深入了解了超声波测距的原理和应用。
实验结果表明，超声波测距是一种准确可靠的测量技术，具有广泛的应用前景。
超声波测距实验报告
超声波测距实验报告电子综合实验课程报告课题名称:超声测距仪专业:生物医学工程班级:,,级生物医学,,班姓名:敖一鹭刘晓莎尹曼邹燕一引言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。
声波测距作为一种典型的非接触测量方法，在很多场合，诸如工业自动控制，建筑工程测量和机器人视觉识别等方面得到广泛的应用。
和其他方法相比，如激光测距、微波测距等，由于声波在空气中传播速度远远小于光线和无线电波的传播速度，对于时间测量精度的要求远小于激光测距、微波测距等系统，因而超声波测距系统电路易实现、结构简单和造价低，且超声波在传播过程中不受烟雾、空气能见度等因素的影响，在各种场合均得到广泛应用。
然而超声波测距在实际应用也有很多局限性，这都影响了超声波测距的精度。
一是超声波在空气中衰减极大，由于测量距离的不同，造成回波信号的起伏，使回波到达时间的测量产生较大的误差;二是超声波脉冲回波在接收过程中被极大地展宽，影响了测距的分辨率，尤其是对近距离的测量造成较大的影响。
其他还有一些因素，诸如环境温度、风速等也会对测量造成一定的影响，这些因素都限制了超声波测距在一些对测量精度要求较高的场合的应用，如何解决这些问题，提高超声波测距的精度，具有较大的现实意义。
为了今后能够为社会做出更多有益的发明发现，超声测距课程设计应运而生。
二课题要求以单片机AT89C51为中心控制单元，配以超声波发射、接收装置，实现超声波发射及接收其遇到障碍物发生反射形成的回波信号，并根据超声波在介质中的传播速度及超声波从发射到接收到回波的时间，计算出发射点距障碍物的距离，设计出一套基于单片机的脉冲反射式超声波测距系统，利用单片机进行操作控制，用数码管作输出显示，设计发射、接收、检测、显示硬件电路和测距系统软件。
三基本要求1 能实现测距操作;2 能清晰稳定地显示测量结果, 具有测量完成提示;3 能正确实现单次测量;4 测量范围在0.5——2m;5 测量精确度2cm。
超声波测距报告
应用场景
超声波测距技术在机器人 避障、智能家居、无人机 定位等领域具有广泛的应 用前景。
05
结果分析
结果准确性分析
准确性评估
01
通过与激光测距仪的测量结果进行对比，评估超声波测距的准
确性。
误差范围
02
确定超声波测距的误差范围，判断其是否满足测量精度要求。
生变化，影响测量精度。
障碍物表面特性影响
超声波在遇到不同表面特性的障碍物时反 射特性和衰减特性不同，可能影响测量结
果。
角度依赖性
超声波测距的精度受到发射器和接收器之 间角度的影响，角度偏差可能导致测量误 差。
测量范围限制
超声波传播距离较短，通常在几米至几十 米范围内，对于远距离目标测量效果较差 。
03
超声波测距报告
汇报人： 202X-12-25
目录
• 引言 • 超声波测距技术 • 实验设备与环境 • 实验过程与结果 • 结果分析 • 结论与建议
01
引言
目的和背景
目的
本报告旨在全面介绍超声波测距技术，包括其工作原理、应用领域、优缺点以及未来发展趋势。
背景
随着科技的发展，测距技术在各个领域都得到了广泛的应用。超声波测距作为一种非接触式测距方法，具有精度 高、速度快、稳定性好等优点，因此在机器人定位、无人驾驶、无人机飞行控制等领域具有广阔的应用前景。
超声波测距技术的原理
超声波的产生与接收
超声波测距系统通常由超声波发射器和接收器组成。发射器负责产生超声波，而接收器则 负责接收反射回来的声波。
测距原理
超声波在空气中传播的速度是已知的（约为340m/s），因此，通过测量超声波从发射到 被物体反射回来的时间，就可以计算出物体与测距仪之间的距离。公式为：距离 = 声速 × 时间 / 2。
超声波测距实训报告
超声波测距实训报告
超声波测距实训报告
一、实验目的
1. 掌握超声波测距的原理和方法；
2. 学习使用超声波模块进行测距；
3. 验证超声波测距的准确性和可靠性。
二、实验原理
超声波测距原理是利用超声波传播速度较快、能够穿透介质的特性来测量距离的一种方法。
通过发射超声波信号并接收回波信号，根据信号的往返时间来计算距离。
超声波模块一般由超声波传感器和控制电路组成。
超声波传感器会发射一束超声波信号，并接收回波信号。
控制电路会计算信号往返时间，并转换为距离值。
三、实验步骤
1. 将超声波模块与Arduino主板通过引脚连接；
2. 在Arduino上编写程序，设置超声波模块的引脚模式，并读取距离值；
3. 将Arduino通过USB线连接到电脑上，并上传程序；
4. 打开串口监视器，观察并记录测得的距离值；
5. 移动障碍物，再次记录距离值，并与实际距离进行对比。
四、实验数据
实验中我们测得的距离值如下：
实际距离（cm）测得距离（cm）
10 9.8
20 19.6
30 29.4
五、实验结果分析
通过实验数据可以看出，超声波测距的结果与实际距离十分接近，测距精度较高。
但是由于超声波信号的传播受到环境影响，如空气温度、湿度等，可能会有一定的误差。
同时，超声波测距的有效范围也受限于传感器的特性。
六、实验结论
通过本次实验，我们成功掌握了超声波测距的原理和方法，并验证了其准确性和可靠性。
超声波测距在实际应用中具有较高的测量精度和稳定性，广泛用于物体检测、避障等领域。
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超声测距无线接收系统
本系统利用声波反射原理,以MSPF449单片机作为控制核心,实现超声波的发射和接收，同时控制步进电机的转动,在四十五度的范围内搜索物体并通过无线收发模块RF905进行数据的传输。
最后在液晶显示屏上显示所测物体的实际距离和角度。
关键字：MSPF449单片机步进电机RF905 超声波
目录
一、系统方案与论证 (1)
1、系统总体方案设计 (1)
2、方案设计与论证 (1)
2.140KHZ超声波波的产生 (1)
2.2超声波驱动电路 (1)
2.3声波传播的距离测量 (2)
2.4电机选择 (2)
2.5无线收发模块 (2)
2.6电源模块选择 (2)
二、系统硬件设计 (2)
1、超声波发射电路 (2)
2、超声波接收电路 (3)
3、电机驱动模块电路 (3)
4、无线收发模块 (4)
三、系统软件设计 (5)
1、软件流程图： (5)
四、系统测试与分析 (5)
五、总结分析 (6)
六、参考文献 (6)
一、系统方案与论证
1、系统总体方案设计
本系统主要分为超声波发射模块，接收模块，电机模块，无线收发模块，
电源模块和液晶显示模块。
总体设计框图如图1.1.1所示:
2、方案设计与论证
2.1 40KHZ 超声波波的产生
方案一：由非门进行振荡产生40kHz 载波信号，此方案信号比较稳定，但需要特定频率的晶振，还可能需要分频电路，实现起来较为麻烦。
方案二：直接从FPGA 分频得到40kHz 的方波发射信号，但增加了成本，浪费了资源。
方案三：由NE555产生一个稳定的40kHz 载波信号，并由单片机控制它以产生间歇的发射波，此方法实现起来比较简单而且稳定。
我们采用了此方案。
2.2超声波驱动电路
方案一：采用三极管放大，由于实验要求最远要达到3m ，而采用三极管放大，发射功率有限，只能勉强测到1.4m 。
故本方案不可取。
方案二：利用反相器采用用推挽形式将方波信号加到超声波换能器两端以提高超声波的发射强度，发现电压不够，驱动很小。
方案三：采用max232来驱动，电路的前级用74HC14N 非门输出正反相的40KHz 方波信号驱动MAX232后实现从TTL 电平到RS232电平的DC-DC 转换，输出+/-9V 的电压方波，电压差达到18v ，驱动超声波换能器，发射强度不错，我们采用了此方案。
2.3声波传播的距离测量
方案一：幅值检测法由于在发射功率一定的情况下，回射波幅值随测量距离的增大而衰减，且其幅值与距离基本成线性关系，于是我们可以检测回射波的幅值而计算出超声波经过的距离。
这种方法中回射波幅值的大小将直接决定测量的精度，对硬件电路的要求非常高，因此该方案只适合粗略测量，精度很难达到题目中的要求。
方案二：度越时间检测法检测超声波从发射器发出到接收器接收的时间，即度越时间。
度越时间与超声波在气体中传播速度相乘即得反射信号的
大小，只检测反射信号的有无，这一方案将使硬件电路得到大大简化。
且系统误差也可以在软件中方便地进行修正。
对比此两方案，我们采用后者。
2.4电机选择
方案一：采用直流电机。
直流电机的转动方向和转速取决于直流电压大和电压极性。
但直流电机需进行闭环控制，控制复杂。
方案二：采用步进电机。
步进电机的转速、转角取决于脉冲信号的频率和脉冲个数，通过改变所加的脉冲频率和脉冲个数可以改变电机的转速和转角，在此次设计中要求电机角度精确转动，故选用步进电机。
2.5无线收发模块
选用RF905作为无线收发进行数据的传送。
2.6电源模块选择
由于本题的限制，只能用电池供电。
二、系统硬件设计
1、超声波发射电路
发射部分由NE555产生40khz的方波，采用基于MAX232的方波发射电路，电路的前级用74HC14N非门输出正反相的40KHz方波信号驱动MAX232后实现从TTL电平到RS232电平的DC-DC转换，输出+/-9V的电压方波，驱动超声波换能器，电路图如下图2所示。
由于发射到换能器的电压高，波形完整，因此可以达到很高的发射功率与效率，可以测量到比较远的距离，同时用这个电路发射方波，电路工作稳定，电路功耗很小，也适合单电源供电。
所以我们采用这个
方案作为发射电路。
图2：基于MAX232的超声波发射电路
2、超声波接收电路
回射波
单片机进行处理。
具体电路如下：
3、电机驱动模块电路
考虑到本系统要精确地测量角度，并且转速不宜过快且要尽量减小由于电机
抖动而使发射和接受产生误差本系统产用的是THB7128作为步进电机的驱动电路，通过对细分系数的控制可以平缓地控制电机转动。
电路如下图所示：
4、无线收发模块
无线收发产用的是nRF905模块，VCC脚接电压范围为3v——3.6v之间，不能在这个区间之外，各个引脚通过与单片机的引脚对应，并进行相关的寄存器配置就可以进行无线通信。
三、系统软件设计
1、软件流程图：
四、系统测试与分析
是很稳定，会出现时有时无的情况，可能还是发射功率不够。
还有斜角度检测灵敏度会较低很多，主要还是由于反射回来的波信号太弱，降低了灵敏度。
偏转角度检测时，由于电机抖动得比较厉害，对超声波的发射影响较大，所以角度误差比较大。
五、总结分析
1.超声波是一个注重硬件的项目，特别是发射这块，试了许多方法，但发射功率总是提不上去，自然测的距离就不够远。
主要还是对超声波发射原理不够理解，发射功率主要和电压有关，最后通过用max232提高电压，从而提高了功率。
2.软件方面就是准确的控制发射接收的时间差，需要调试时确定，以便消除发射出来就被接受的现象。
六、参考文献
[1]谢自美电子电路设计、试验、测试．武汉：华中科技大学出版社
[2]沈建华杨艳琴 MSP430单片机C程序设计与实践北京航空航天出版社
[3]黄根春周立青全国大学生电子设计竞赛教程电子工业出版社。