基于超声波测距的导盲仪设计 毕业论文
导盲杖的设计与制作论文
摘要世界上视觉障碍者数量众多，他们只能用60％的感觉来获取信息。
盲人生活在黑暗的世界中，给工作、生活、社交活动带来了莫大的困难。
如何安全行走，是盲人生活中最大的问题。
为了解决这一问题，本文模仿蝙蝠的超声应用能力和原理，在研究现有的电子式超声波导盲系统的基础上，应用回声定位原理，通过发送超声波，然后获得并分析障碍物的回波信息，研制了一套超声波导盲系统(导盲杖)。
超声波导盲杖是为视觉障碍者提供环境导引的辅助工具。
它通过超声波传感器对周围环境进行探测，将探测的信息反馈给视觉障碍者，帮助他们视觉信息的缺失。
因而设计一款实用的导盲杖来帮助视觉障碍者是十分重要的。
本设计在分析了导盲辅助工具特点的基础上，确定了超声波导盲杖的总体设计方案，重点阐述了系统的硬件设计和软件设计。
系统采用AT89S51作为主控制器，利用超声测距的原理, 设计了一种超声波导盲装置，可以对盲人前面道路上的障碍物进行距离探测并把障碍物距离信息转换成声音提示, 盲人可以根据提示声音，以达到辅助盲人安全行走的目的。
关键词：导盲系统，A T89S51，超声波目录摘要 (I)1 绪论 (1)1.1研究背景及意义 (1)1.2 导盲杖的整体设计思想 (2)2 导盲杖的整体设计及原理 (4)2.1超声波的概述 (4)2.1.1超声波简介 (4)2.1.2超声波的传播 (5)2.2超声波传感器 (7)2.2.1超声波传感器简介 (7)2.2.2超声波测距的应用 (8)2.3超声波测距原理及实现 (10)2.4测量精度的影响 (11)2.4.1声时的影响 (11)2.4.2超声波频率影响 (12)2.5提高测量精度的措施 (13)3 导盲杖的硬件设计 (14)3.1单片机系统 (14)3.2超声波发射电路 (15)3.3超声波接收电路 (17)3.4语音模块电路 (18)4 导盲杖的软件设计 (20)4.1系统软件设计原理 (20)4.2单片机C语言 (20)4.3系统软件设计框图 (22)5 系统调试与优化 (23)6 总结 (24)致谢 (25)参考文献 (26)附录 (28)1 绪论随着单片机技术的不断成熟和发展，人们对电子产品的需求转移到为人类的生活上来。
超声波测距仪毕业论文
第一章绪论1.1课题设计目的及意义1.1.1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。
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。
展望未来，超声波测距仪作为一种新型的非常重要有用的工具在各方面都将有很大的发展空间，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，如声纳的发展趋势基本为：研制具有更高定位精度的被动测距声纳，以满足水中武器实施全隐蔽攻击的需要；继续发展采用低频线谱检测的潜艇拖曳线列阵声纳，实现超远程的被动探测和识别；研制更适合于浅海工作的潜艇声纳，特别是解决浅海水中目标识别问题；大力降低潜艇自噪声，改善潜艇声纳的工作环境。
无庸置疑，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。
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，最终发展到具有创造力。
在新的世纪里，面貌一新的测距仪将发挥更大的作用。
1.1.2设计的意义超声波测距系统主要应用于汽车的倒车雷达、机器人自动避障行走、建筑施工工地以及一些工业现场例如：液位、井深、管道长度等场合。
因此研究超声波测距系统的原理有着很大的现实意义。
对本课题的研究与设计，还能进一步提高自己的电路设计水平，深入对单片机的理解和应用。
1.2超声波测距仪的设计思路1.2.1超声波测距原理发射器发出的超声波以速度υ在空气中传播，在到达被测物体时被反射返回，由接收器接收，其往返时间为t，由s=vt/2即可算出被测物体的距离。
由于超声波也是一种声波，其声速v与温度有关，下表列出了几种不同温度下的声速。
在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的。
如果测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法加以校正。
表1-1 超声波波速与温度的关系表1.2.2 超声波测距仪原理框图如下图单片机发出40kHZ的信号，经放大后通过超声波发射器输出；超声波接收器将接收到的超声波信号经放大器放大，进行检波处理后，启动单片机中断程序，测得时间为t，再由软件进行判别、计算，得出距离数并送LED显示。
超声波测距仪设计论文毕业论文
超声波测距仪设计论文毕业论文目录前言.............................................. 错误!未定义书签。
第一章超声波测距系统工作原理 (3)第一节超声波概述 (3)第二节超声波传感器简介 (4)一、压电式超声波传感器 (4)第三节超声波传感器原理 (6)一、测距原理 (6)二、超声波测量中盲区及近限和远限 (6)三、提高测距仪的措施 (7)第四节超声波测距仪系统设计 (8)一、论文设计容 (8)二、硬件设计容 (8)第五节本章小结 (9)第二章系统硬件设计 (10)第一节电路原理设计 (10)一、设计总体思路 (10)第二节主要元器件介绍 (10)一、单片机STC89C52 (10)二、超声波传感器HC-SR04 (12)三、显示电路LCD1602 (14)四、按键电路 (21)五、下载电路 (21)第三节本章小结 (22)第三章系统软件设计 (24)第一节软件设计总体方案 (24)一、主程序设计总体思路 (24)二、测距子程序软件设计 (25)三、显示程序设计 (26)四、按键程序设计 (28)第二节本章小结 (30)第四章超声波测距的误差分析 (31)第一节超声波测距测量结果 (31)一、测量结果 (31)二、误差分析 (31)第二节本章小结 (33)结论.............................................. 错误!未定义书签。
致谢.............................................. 错误!未定义书签。
参考文献.. (34)附录 (35)一、英文原文 (35)二、英文翻译 (41)三、电路图 (46)四、源程序 (47)第一章超声波测距系统工作原理第一节超声波概述声音是与人类生活紧密相联的一种自然现象，人们对声音早有认识，在人们的日常生活中存在着各式各样的声音。
在科学史上，声学是发展最早的学科之一。
基于超声波测距仪的导盲仪设计
数量 1
单价（元） 总价（元）
40
40
六非门
1
2
2
单路运算放 1
2
2
大器
线性稳压器 1
2
2
超声波发射/ 1(对)
15
15
接收头
1
3
3
供电
1
4
4
电阻、电容 共计
若干
5
73
主 程 序 流 程 图
初始化
直流测量是 否结束
N
Y
;
记录直流分量 报警数据处理
报警逻辑处理
回波检测开始
N
是否超时
Y
回波检测
是否收到回波
Y
报警数据为阈值检测结果
N
N
上次是否收到回波_ Y
报警数据为峰值检测结果
是否超时time
Y
;
关报警
N
为阈值检测结果
测 距 报 警 程 序 流 程 图
相应技术指标
时间/ms 4 6.9 8.4 10 14 18.2
峰峰值(平均)/V 2.38 2.02 1.38 1.24 0.82 0.5
利用WolframAlpha进行回归分析有
多径问题
多径问题
多径问题
串扰问题的改善
经过观察和测 量，可知串扰 波形大约持续 4ms，峰峰值 为2.04V
当障碍出现在串扰区域中可知，障碍物的回波峰峰值可达2.6V， 超过串扰峰峰值，因此可使用回波峰峰值和串扰峰峰值之间的某 值作为串扰时间内的阈值，可极大地减小盲区。实际采用了2.2V， 可将盲区缩减至几毫米。
系统向测量目标发射超声波脉冲然后接收相应的反射 波。MSP430 集成的模拟比较器A 用于检测到达系统 的回声。超声波脉冲从系统到目标然后反射回系统所 需的时间可以由MSP430精确的测量。
基于超声波测距的盲人路况提醒器设计
• 3.系统软件设计方面：
–项目成员已修学科基础选修课《C语言程序设计》，对单片机 编程语言有一定的基础。
7.成员分工
· 硬件电路设计主要由赖文彬、喻再军、陈永雯负责，其中超声波接收 电路的设计由赖文彬主要完成，超声波发射电路的设计由喻再军、陈 永雯主要完成。
· 软件程序设计主要由刘春奎、蒋金童负责，其中测温子程序和测距
开始
5.系统软件设计
数
计算距离 语音播报
系统软件主要完成超声 波的产生、计时、计算, 以及结果显示和语音播报 否 的功能. 它包括主程序、 否 计算子程序、语音播报子 程序、定时中断子程序等. 主程序主要完成寄存器、 是否超时？ 变量初始化、超声波产生, 以及语言提示子程序的调 是 用. 中断子程序用来响应 回波信号, 当有回波信号 时, 立即停止计时, 然后 转入计算程序.
团队成员
团队成员：
刘春奎 赖文彬 蒋金童 陈永雯 喻再君 10级电子专业 10级通信工程 10级电子专业 10级通信工程 10级电子专业
1.项目背景及意义
• 中国是世界盲人最多的国家,约有500万,占全世界盲人口的 18％，由于生理上的缺陷, 盲人在生活、工作等方面有着 诸多不便, 其中, 如何安全行走是盲人生活中最大的问题. 而传统的盲人导航设施都有局限性, 如费用高、定位范围 小、受环境影响较大等. 超声波具有方向性强、能量易于 集中、传播距离较远, 以及对障碍物定位具有一定的精确 性、体积相对较小、方便携带、价格低廉等特点.故本课 题拟设计一个利用超声波测距来检测前方道路状况的语音 提醒器，以检测前方道路的平整度，为盲人提供道路坑穴、 障碍等信息。该系统可增强盲人的行走能力,提高盲人的 生活质量，且具有体积小、功耗低和易于携带的优点，适 合于盲人在外出中应用。
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。
(完整版)超声波测距仪学士毕业设计
超声波测距仪毕业论文中文摘要电子测距仪要求测量范围在50cm~500cm，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。
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。
超声波测距器，可以应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控，也可用于液位、井深、管道长度的测量等场合。
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。
因此在移动机器人的研制上也得到了广泛的应用。
我的超声波测距仪设计采用74hc04反相器和CX20106搭接电路实现了超声波的发射与接收。
采用AT89C51单片机为该测距仪的控制核心，此设计易于调试，成本低廉，具有很强的实用价值和良好的市场前景。
关键词：超声波传感器，单片机，测距仪ABSTRACTElectronic distance measurement instrument for measurement in the range of 20cm-2.5m, precision 1cm, with the measurement of the measured object without direct contact, can clearly demonstrate the stability of the measurement results. Because of the strong point of ultrasonic energy consumption, slow, medium of communication in the longer distance, which are often used for ultrasonic distance measurement. Such as the range finder and level measurement and so on can be achieved by ultrasound. Ultrasonic ranging, can be applied to car parking, construction sites and some industrial site location monitoring, and can also be used for liquid level, depth, pipe length measurement occasions. Use of ultrasonic testing is often more rapid, convenient, simple, easy to achieve real-time control, and measurement accuracy can meet the practical requirements of industry. In the mobile robot has been developed on a wide range of applications. My car anti-collision anti-theft alarm system design using 74hc04inverter and CX20106lap circuit to realize the ultrasonic transmitter and receiver. Using AT89C51 SCM as the control core of the range finder, this design easy debugging, low cost, has the very strong practical value and good market prospects. Key words: ultrasonic sensor, single chip microcomputer, range finder,目录第一章绪论 .............................................................................................................................................. - 1 - 1.1 设计项目概述 ..................................................................................................................................... - 1 - 1.2 设计要求 ............................................................................................................................................. - 1 - 1.3 超声波测距原理 ................................................................................................................................. - 1 - 第二章超声波测距仪的内容及意义 ...................................................................................................... - 3 - 2.1 超声波测距仪的意义 ......................................................................................................................... - 3 - 2.2超声波测距仪的内容 .......................................................................................................................... - 3 - 第三章系统方案选择 .............................................................................................................................. - 3 - 3.1 方案一 ................................................................................................................................................. - 4 - 3.2 方案二 ................................................................................................................................................. - 4 - 3.3 方案确定 ............................................................................................................................................. - 4 - 第四章系统硬件电路设计 ...................................................................................................................... - 4 - 4.1单片机模块 .......................................................................................................................................... - 4 -4.1.1 AT89C51标准功能 .................................................................................................................. - 5 -4.1.2管脚说明................................................................................................................................... - 6 - 4.2超声波谐振频率调理电路模块 .......................................................................................................... - 7 - 4.3超声波回路接收处理电路模块 .......................................................................................................... - 8 - 4.4数码管显示模块 .................................................................................................................................. - 8 - 第五章系统软件程序设计 ...................................................................................................................... - 9 -5.1 超声波测距程序设计 ......................................................................................................................... - 9 - 5.2 超声波测距流程图 ........................................................................................................................... - 10 - 第六章系统软硬件调试 ........................................................................................................................ - 10 -6.1 硬件调试 ........................................................................................................................................... - 10 - 6.2 软件调试 ........................................................................................................................................... - 11 - 6.3 测试结果 ........................................................................................................................................... - 11 - 第七章调试中遇到的问题 .................................................................................................................... - 11 -7.1 发射接收时间对测量精度的影响分析 ........................................................................................... - 11 - 7.2 当地声速对测量精度的影响分析 ................................................................................................... - 12 - 总结 ........................................................................................................................................................ - 13 - 参考文献 .................................................................................................................................................. - 14 -附录A ....................................................................................................................................................... - 0 - 附录B ........................................................................................................................................................ - 0 - 致谢 ........................................................................................................................................................ - 6 -第一章绪论声波在其传播介质中被定义为纵波。
基于超声波测距的导盲系统设计-论文
１ ． ２超声波测 距的温度误差 分析 空气密度 越高 ，超 声波 的传播速 度就越 快 ，而 精 度有 一定 的影 响 。气 体 中声速受温 度影 响最大 ，
Ｃ＝３ ３】 ． ４× 】 ＋ Ｔ ／ ２ ７ ３ （ ２ ）
但 检测 范 围有 限 ；声 波幅值检 测法 易受反 射介质 的 空气 的密度又 与温度有着密切 的关系，此温度对测量 超 声波 测距 的工作原 理 ：发 射换 能器 向外 发射 超 声 波 在 空 气 中 传 播 速 度 为
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ， ａ ｂ ｌ ｉ ｎ ｄ — ａ ｉ ｄ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ｏ ｆ ｕ ｌ ｔ ｒ ａ ｓ ｏ ｎ ｉ ｃ ｒ ａ ｎ ｇ ｉ ｎ ｇ ｉ ｓ
２ Ｃ
Ｉ 兰 竺 兰 兰｝
Ｉ电 路 广
Ｓ ＾
６
。
经过Ｒ ３ 和Ｒ ２ 向Ｃ ２ 充 电 ，当 充至 Ｕ ｃ ＝ ２ ／ ３
０
２
Ｓ
＝ 超声被接收电路
时 ，输 出翻转 Ｕ １ ＝ ０ ，ｖ Ｔ 导通 ；这 时 电容Ｃ ２ 经Ｒ ２ ￣ ［ １
ＶＴ 放 电 ， 当 降至 Ｕ ｃ ＝Ｉ ／ ３ 时 ，输 出翻 转 Ｕｌ ＝ １ 。Ｃ２
１超 声 波 测 距 的原 理
发 射
一
１ ． １超声波测距方法 超 声波 是 指振 动频 率 大于２ ０ ｋ Ｈｚ 以上 的声波 。
ｌ超 声 波 测 距 原 理
超声波测距方法主要有相位检测法 、声波幅值检测法
和渡越 时 间法 三种 ＿ １ 。其 中 ，相位 检测 法精度 高 ， 影 响。因此 ，本设计 采用渡越时间法测距 。 超声波 ，同时单片机开始计时 ，超 声波在介质中传播
基于单片机的超声波测距仪的设计与实现毕业论文
基于单片机的超声波测距仪的设计与实现中文摘要本设计基于单片机AT89C52，利用超声波传感器HC-SR04、LCD显示屏及蜂鸣器等元件共同实现了带温度补偿功能可报警的超声波测距仪。
我们以AT89C52作为主控芯片，通过计算超声波往返时间从而测量与前方障碍物的距离，并在LCD显示。
单片机控制超声波的发射。
然后单片机进行处理运算，把测量距离与设定的报警距离值进行比较判断，当测量距离小于设定值时，AT89C52发出指令控制蜂鸣器报警，并且AT89C52控制各部件刷新各测量值。
在不同温度下，超声波的传播速度是有差别的，所以我们通过DS18B20测温单元进行温度补偿，减小因温度变化引起的测量误差，提高测量精度。
超声波测距仪可以实现4m以内的精确测距，经验证误差小于3mm。
关键词：超声波；测距仪；AT89C52；DS18B20；报警Design and Realization of ultrasonic range finder basedABSTRACTThe design objective is to design and implement microcontroller based ultrasonic range finder. The main use of AT89C52, HC-SR04 ultrasonic sensor alarm system complete ranging production. We AT89C52 as the main chip, by calculating the round-trip time ultrasound to measure the distance to obstacles in front of, and displayed in the LCD. SCM ultrasonic transmitter. Then the microcontroller for processing operation to measure the distance and set alarm values are compared to judge distance, when measured distance is less than the set value, AT89C52 issue commands to control the buzzer alarm, and control each member refreshAT89C52 measured values. Because at different temperatures, ultrasonic wave propagation velocity is a difference, so we DS18B20 temperature measurement by the temperature compensation unit, reducing errors due to temperature changes, and improve measurement accuracy. Good design can achieve precise range ultrasonic distance within 4m, proven error is less than 3mm.Keywords:Ultrasonic；Location；AT89C52;DS18B20;Alarm目录第一章前言 (1)1.1 课题背景及意义 (1)1.1.1超声波特性 (1)1.1.2超声波测距 (2)1.2 超声波模块基本介绍 (3)1.2.1 超声波的电器特性 (3)1.2.2 超声波的工作原理 (5)1．3主要研究内容和关键问题 (6)第二章方案总体设计 (7)2.1 超声波测距仪功能 (7)2.2设计要求 (8)2.3系统基本方案 (9)2.3.1方案比较 (9)2.3.2方案汇总 (11)第三章系统硬件设计 (13)3.1 单片机最小系统 (13)3.2 超声波测距模块 (13)3.3 显示模块 (15)3.4温度补偿电路 (15)3.5 蜂鸣报警电路 (16)第四章系统软件设计 (17)4.1 A T89C52程序流程图 (17)4.2 计算距离程序流程图 (19)4.3 报警电路程序流程图 (19)4.4 超声波回波接收程序流程图 (20)第五章系统的调试与测试 (21)5.1 安装 (21)5.2 系统的调试 (21)第六章总结 (23)参考文献 (24)致谢.............................................................................................................................. 错误!未定义书签。
超声波测距毕业设计论文
超声波测距毕业设计论文超声波测距毕业设计论文引言：在现代科技的推动下，各种测距技术得到了广泛的应用，其中超声波测距技术因其高精度、非接触等特点而备受关注。
本文将探讨超声波测距技术在毕业设计中的应用，并对其原理、方法和实验结果进行详细介绍。
一、超声波测距的原理超声波测距是利用超声波在空气中传播的特性来测量距离的一种技术。
超声波是一种频率高于人类听觉范围的声波，其传播速度与介质的密度和弹性有关。
在超声波测距中，通常使用超声波发射器发射一束超声波，经过被测物体后，超声波被接收器接收到。
通过测量超声波的传播时间，即可计算出被测物体与发射器的距离。
二、超声波测距的方法1. 时间差法时间差法是最常用的超声波测距方法之一。
该方法通过计算超声波从发射器到接收器的传播时间差来确定距离。
具体实现时，发射器发射超声波后，接收器开始计时，当接收到超声波信号后停止计时。
通过测量计时器的数值，可以得到超声波的传播时间，从而计算出距离。
2. 相位差法相位差法是另一种常用的超声波测距方法。
该方法通过测量超声波在传播过程中的相位差来确定距离。
具体实现时，发射器发射超声波信号，在接收器接收到超声波信号后，通过计算超声波信号的相位差，可以计算出距离。
三、超声波测距的应用超声波测距技术在工业、医疗、安防等领域都有广泛的应用。
1. 工业领域在工业领域，超声波测距技术可用于测量物体的距离、厚度、速度等参数。
例如，可以用于测量液体中的液位，以便控制液体的供应和排放；还可以用于测量物体的厚度，以便判断物体是否合格。
2. 医疗领域在医疗领域，超声波测距技术被广泛应用于超声诊断。
通过超声波的反射和传播时间，可以获取人体内部组织和器官的图像，从而实现对疾病的诊断和治疗。
3. 安防领域在安防领域，超声波测距技术可用于人体检测和距离测量。
例如，可以用于人体检测门的设计，以便实现对人员进出的自动控制；还可以用于测量人员与设备之间的距离，以便实现对人员的安全保护。
毕业论文基于超声波技术的导盲杖设计(论文)
基于超声波技术的导盲杖设计论文龙剑赵凤娟李伟钦邹东江强进指导老师：谭永宏（湖南科技学院电子工程系）摘要：由于电子技术和压电材料的快速发展，使超声波检测技术得到了迅猛发展。
利用超声波指向性强、能量消耗缓慢的特点，通过发射具有特征频率的超声波实现对目标的探测便是超声检测技术的应用之一。
本文利用超声波障碍检测技术设计了一款导盲杖，该导盲杖能自动检测前方3米范围内障碍物，采用语音和振动两种方式有效提示盲人避障。
本设计是一种基于超声波测距技术，以STC89C52单片机为核心的低成本、高精度智能导盲杖。
整个系统包括主控制器、超声波发射器、超声波接收器、温度补偿模块、语音播报模块、电源、开关、拐杖把和拐杖体。
在拐杖体和拐杖把对接处制有便于握杖手按动的电源开关，拐杖体采用刚性材料制成内腔为空体式，内腔中安装有控制电路板、电源及超声波发射与接收器件；在拐杖体下端、中间、顶端与拐杖把拐向相对应方向装有上、下排列的超声波发射器与接收器共3对。
在拐杖把下端有一语音播报模块。
本系统能够感应到使用者前方3米内脸部，腿部高度处的障碍物，并通过震动手柄，及语音播报通知使用者，以保障盲人的行路安全。
【关键词】导盲杖超声波测距技术语音播报 STC89C52一引言随着信息化和数字化的发展 ,现在社会中人们的生活变得更加丰富多彩 ,生活更加便利。
但是有一种人群却不容忽视 ,社会上形形色色、丰富多彩的物是与他们无缘的,他们就是盲人。
众所周知眼晴是“心灵之窗” ,而对于突然失去或从未拥有过“心灵之窗”的盲人来说 ,生活上的困难与心理上的痛苦是可想而知的。
他们的衣食住行存在诸多不便 ,而在出行与人际交往中遇到的困难更加突出。
目前，市场上的导盲工具主要是导盲犬 ,导盲犬习惯于颈圈、导盲牵引带和其他配件的约束；懂得“来”、“前进”、“停止”等口令，可以带领盲人安全地走路，当遇到障碍和需要拐弯时，会引导主人停下以免发生危险。
但是 ,导盲犬的培训过程长达 18 个月 ,综合费用达 2.5～3万美元 ,如此昂贵的价格不是普通用户能承担的,所以设计一款基于超声波技术的导盲杖。
基于超声波的盲人导盲系统的设计
基于超声波的盲人导盲系统的设计毛达许;程海玉【摘要】In order to avoid the interference problem receiving equipment appear to use infrared automatic perceived barriers equipment itself actively send the signal, the design of a portable device, the blind when walking to the device worn on the arm, or installed on a crutch, the device can real-time detect whether there exist obstacles within a distance in front. And by the voice system sends reminders, can effectively avoid the blind man hit the barrier and the injuries. Ultrasonic wave has strong direction, energy easy to set in, communication distance, and has certain accuracy, relatively small volume, convenient carrying, low price and other characteristics of the obstacles by using ultrasonic distance measurement positioning, design and implementation of the blind guide device, has a certain practical value.%为了避免使用红外线自动感知障碍设备时出现的接收设备本身主动发送信号的干扰问题，设计一种简易便携装置，盲人在行走时把此装置戴在手臂上，或者安装在拐杖上，该装置能够实时探测前方一段距离内是否有障碍物存在，并由语音系统发出提醒，可以有效地避免盲人撞到障碍物而受伤的情况。
超声波测距仪的设计本科毕业论文
超声波测距仪的设计本科毕业论文本科毕业论文超声波测距仪的设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
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基于超声波技术的盲人导航系统应用的实验研究
基于超声波技术的盲人导航系统应用的实验研究盲人导航系统是一个盲人朋友们十分需要的帮助工具。
在市面上，有很多种形态的盲人导航系统。
其中，基于超声波技术的盲人导航系统用起来十分方便，一举成为用户的心头好。
在本文中，我们将重点探究基于超声波技术的盲人导航系统，并通过实验研究来证明该系统的实用性。
一、超声波技术在盲人导航中的应用超声波技术，在盲人导航系统中，是一种常用的传感技术。
它的原理是利用超声波的反射来测量距离。
系统通过发送出超声波，在碰到物体时被反弹，然后被系统接收器检测到，并转化为声音信号，输出到耳机内供盲人使用。
基于这个原理，盲人可以通过不停地发出超声波，来获取周围环境的信息。
通过声波反射返回到系统中的信号，可以获取物体的距离、大小及位置等信息，让盲人更好地知道周围的物体分布情况，从而帮助他们进行安全导航。
二、实验研究结果与分析但是，超声波技术也有其缺陷。
要想获取准确的位置信息，需要与物体之间保持一定的距离。
这样一来，对于超声波检测来说，他将无法检测得到太小的物体，因为距离太近。
幸好，这类问题，可以通过加入其他传感器来解决。
我们的实验团队在研究过程中，将超声波技术与摄像头传感器相结合，加以改进。
在实验室里我们建立了一个虚拟的盲人导航系统，用户可以在系统中自由走动，同时感受到超声波和视频图像传感器的指导。
在实验中，我们让盲人参与进来，通过观察他们在使用该系统时的情况，我们发现，这种多传感器结合的系统可以更好地在距离测量和传感范围方面提高精确度。
得益于摄像头传感器的出色表现，系统也可以识别出超声波难以检测到的小物体和地形的变化。
在测试过程中，我们通过记录盲人在实验中行走的路程，以及超声波和摄像头接收到的数据量，来分析系统的可用性和精度。
顺利地善用到摄像头传感技术，这个导航系统在室内与室外的测试中表现均良好，图像传感器的出色表现使得盲人们可以看到周围的环境，做到更好的方向判断。
三、结语随着科技的快速发展，我们对于导航系统的要求也越来越高。
超声波测距仪设计论文毕业论文
超声波测距仪设计论文毕业论文目录前言.............................................. 错误!未定义书签。
第一章超声波测距系统工作原理 (3)第一节超声波概述 (3)第二节超声波传感器简介 (4)一、压电式超声波传感器 (4)第三节超声波传感器原理 (6)一、测距原理 (6)二、超声波测量中盲区及近限和远限 (6)三、提高测距仪的措施 (7)第四节超声波测距仪系统设计 (8)一、论文设计容 (8)二、硬件设计容 (8)第五节本章小结 (9)第二章系统硬件设计 (10)第一节电路原理设计 (10)一、设计总体思路 (10)第二节主要元器件介绍 (10)一、单片机STC89C52 (10)二、超声波传感器HC-SR04 (12)三、显示电路LCD1602 (14)四、按键电路 (21)五、下载电路 (21)第三节本章小结 (22)第三章系统软件设计 (24)第一节软件设计总体方案 (24)一、主程序设计总体思路 (24)二、测距子程序软件设计 (25)三、显示程序设计 (26)四、按键程序设计 (28)第二节本章小结 (30)第四章超声波测距的误差分析 (31)第一节超声波测距测量结果 (31)一、测量结果 (31)二、误差分析 (31)第二节本章小结 (33)结论.............................................. 错误!未定义书签。
致谢.............................................. 错误!未定义书签。
参考文献.. (34)附录 (35)一、英文原文 (35)二、英文翻译 (41)三、电路图 (46)四、源程序 (47)第一章超声波测距系统工作原理第一节超声波概述声音是与人类生活紧密相联的一种自然现象，人们对声音早有认识，在人们的日常生活中存在着各式各样的声音。
在科学史上，声学是发展最早的学科之一。
【毕业设计】超声波测距仪设计
东南大学成贤学院毕业设计报告（论文）诚信承诺本人承诺所呈交的毕业设计报告（论文）及取得的成果是在导师指导下完成，引用他人成果的部分均已列出参考文献。
如论文涉及任何知识产权纠纷，本人将承担一切责任。
学生签名：日期：超声波测距仪的设计摘要超声波具有指向性强，能量消耗缓慢，传播距离较远等优点，所以，在利用传感器技术和自动控制技术相结合的测距方案中，超声波测距是目前应用最普遍的一种，它广泛应用于防盗、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；单片机；测距；AT89S51Design of Ultrasonic Range FinderAbstractUltrasonic wave has strong pointing to nature ,slowly energy consumption ,propagating distance farther ,so, in utilizing the scheme of distance finding that sensor technology and automatic control technology combine together ,ultrasonic wave finds range to use the most general one at present ,it applies to guard against theft , move backward the radar , water level measuring , building construction site and some industrial scenes extensively。
基于超声波的盲人导航系统设计文献综述(毕设)
文献综述课题：基于超声波的盲人导航系统设计姓名：班级：学号：学院：指导老师：盲人导航机器人的发展状况1 前言1.1 选题背景我国是世界上盲人最多的国家，约有500万盲人，占全世界盲人总数的18%。
我国盲人目前的导盲辅助普遍是普通拐杖，随着科技的快速发展，这种落后的导盲辅具已经无法满足现代化生活的需要，盲人发生交通事故的事件也屡屡发生。
因此设计一种基于超声波的盲人导航系统具有十分重要的意义。
1.2 课题背景现代的机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感器技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高技术，集成了多学科的发展成果，代表了高科技的发展前沿，是当前科技研究的热点方向。
而移动机器人是机器人学中的一个重要分支，且随着传感器技术、计算机科学、人工智能及其他相关学科的迅速发展，移动机器人正向着智能化和多样化方向发展，它的应用也越来越广泛，几乎渗透到所有领域。
而在移动机器人相关技术研究中，导航技术是其研究核心，也是移动机器人实现智能化及完全自主的关键技术。
智能作为现代社会的新产物，是以后的发展方向，他可以按照预先设定的模式在一个特定的环境里自动的运作，无需人为管理，便可以完成预期所要达到的或是更高的目标。
本设计主要体现多功能小车的智能模式，设计中的理论方案、分析方法及特色与创新点等。
超声波作为智能车避障的一种重要手段，以其避障实现方便，计算简单，易于做到实时控制，测量精度也能达到实用的要求，在未来汽车智能化进程中必将得到广泛应用。
我国作为一个世界大国，在高科技领域也必须占据一席之地，未来汽车的智能化是汽车产业发展必然的，在这种情况下研究超声波在智能车避障上的应用具有深远意义。
2 导航机器人的历程机器人的历史并不算长，1959年美国英格伯格和德沃尔制造出世界上第一台工业机器人，机器人的历史才真正开始。
第一代机器人属于示教再现型,第二代则具备了感觉能力,第三代机器人是智能机器人,它不仅具有感觉能力, 而且还具有独立判断和行动的能力。
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基于超声波测距的导盲仪设计毕业论文目录摘要………………………………………………………………………….........I Abstract.................................................................................. . (II)第1章绪论 (1)1.1课题背景及意义 (1)1.2课题的国外现状 (2)1.3课题研究的主要容 (3)1.4论文结构 (4)第2章超声波测距原理 (5)2.1超声波的特性 (5)2.1.1 超声波的产生、发射和接收 (5)2.1.2 超声波的传播特性 (6)2.1.3 超声波的温度特性 (6)2.2超声波的测距原理 (7)2.3基于超声波测距的导盲仪的设计 (8)2.4本章小结 (9)第3章测距系统硬件部分 (10)3.1单片机系统及外围硬件电路 (10)3.1.1 STC89C52单片机介绍 (10)3.1.2 STC89C52最小系统及外围电路 (12)3.1.3 数码管显示电路 (15)3.1.4 蜂鸣器报警电路 (16)3.2US-100超声波测距模块 (16)3.2.1 US-100模块介绍 (16)3.2.2 US-100串口测距原理 (18)3.2.3 US-100串口测温原理 (19)3.3本章小结 (19)第4章测距系统软件设计及仿真 (20)4.1 软件程序的总体设计 (20)4.2 主要模块的程序设计 (21)4.2.1 串口初始化函数 (22)4.2.2 超声波发射脉冲函数、写字符函数 (24)4.2.3 数码管扫描函数 (25)4.2.4 数码管显示函数 (25)4.3 系统调试与仿真 (26)4.4 测距结果与误差分析 (28)4.5 本章小结 (30)第5章电源以及电源管理系统 (31)5.1 便携式设备可用的几种电源介绍 (31)5.2 电源的选择及其工作模式 (32)5.2.1 电源的选择 (32)5.2.2 电源的工作模式 (33)5.3 电源管理系统的设计 (34)5.4 本章小结 (36)结论………………………………………………………………………......... .37参考文献 (38)致谢………………………………………………………………………......... .40附录 1 开题报告 (41)附录 2 中期报告 (45)附录 3 英文文献翻译 (51)附录 4 英文文献原文 (61)第1章绪论1.1 课题背景及意义视觉能力是我们沟通外部世界、获得认知和信息的主要来源，可以说是人类感觉功能中最重要的一项功能。
然而双目失明的盲人由于各种各样先天的生理缺陷和后天的伤害丧失了这一能力，因而在日常生活和安全行走方面受到了很大的制约与限制。
我国是世界上盲人最多的国家，目前我国约有近2000万的盲人，这一数量正在以在每年约45万人的速度增长[1]。
随着科学技术和现代制造技术的快速发展，现代生活的节奏逐渐加快，普通的盲人拐杖已经无法满足现代生活里盲人的现实需要，导盲犬由于训练难度大，训练费用高也难以发挥高效的作用。
盲人事故的屡屡发生，也对电子导盲辅具提出了更高的、更迫切的要求[2]。
为了协助失明群体可以安全行走，提高他们的生活能力，确保他们的人身安全，世界上许多国家一直在进行着电子导盲装置的设计和研发。
例如，盲人电子导盲眼镜；盲人语音协助系统；红外线无线电导盲系统等[3]。
导盲仪的存在将会极大地扩展盲人朋友的生活围，丰富他们的日常生活，同时，也能减轻社会以及家庭的负担。
所以电子导盲仪的开发和应用会带来巨大的社会效益。
导盲仪各种各样，基于的工作原理也各不相同，基于超声波测距的导盲仪是其中一种。
超声波由于其种种的传播特性和优势，在工业和社会生活的各个领域中获得了广泛的应用。
近些年来，超声波测距已普遍应用在机器人避障系统[4]：移动机器人的超声波避障系统、智能机器人管家和智能电动车自动避障系统；车载系统[5]：自动泊车系统、自动刹车系统和雷达倒车引导系统；工业制造；航海航空；石油化工、液位测量等中[6]。
此外，超声波在医学、材料学以及生命学等领域中也占有重要的地位。
利用超声波实现距离的测量无论是在硬件还是软件编程上都是十分方便且易于实现的。
基于超声波测距原理的导盲装置会比其他导盲设备体积更轻便，反应更快捷，测量更精确，更加方便携带。
所以本课主要是完成超声波测距的软硬件的设计与研究。
1.2 课题的国外研究现状随着现代社会对自动化、智能化设备的要求越来越高，越来越迫切，科研领域对于超声波在精确的距离测量方面的需求也越来越大。
近十几年来，关于超声波技术的研究方兴未艾。
国外的科学研究工作者在超声波的回波处理方法，超声波测距精度的研究以及超声波在工业和社会生活中的应用等方面进行了大量的理论研究分析以及产品的研发。
在超声波理论研究方面：国方面有，海鸣[7]等人提出了通过两个比较器结合的软件来确定回波前沿的测量方法，借此以提高超声波的测量精度，这一方法使得超声波在空气中的近距离测量的精度达到了厘米级；大学的童峰等人提出了一种基于回拨轮廓分析圈法的回拨处理方法[8]，该方法在距离测量中通过两次探测取回波轮廓包络曲线来求取回波的起点，这种方法也大大提高了超声波的测距精度。
国外方面有，FigneroaJ.F.,Lamancuse J.S.提出了一种新的回波计时方法，回波时延由峰值时延和相位时延相加而得的方法，各自用不同的检测手段得到峰值时延和相位时延，相加后即得回波的传播时间[9]。
也有文献提出通过数字信号处理技术和小波变换理论来提高测量精度。
在超声波的应用方面：超声波测距由于它的原理简单易懂、易于实现以及成本低等优势，在动态测距和避障、液面液位测量、曲面仿形检测等领域都有着广泛的使用。
国，雷建龙[10]等人基于超声波测距原理，研发出一款针对液位测量的便携式装置；田志宏[11]等人基于超声波测距原理，设计出一款电动轮椅，它能够自动智能躲避障碍物；王洪青[12]等人设计出一种应用于移动机器人的并行超声波测距系统；彭翠云[13]等以8051单片机为主控单元，设计了一种用于泊车倒车雷达引导的超声波测距模块。
国外，R.Kuc.[14]开发出了三维的仿声呐系统，该系统能够利用超声波自动的寻找设定的目标物体；R.X.Gao和C.Li[15]研制了一种专门为失明人群服务的超声波测距系统；意大利的CaruUo等人研究出了一种自动适应系统。
超声波测距作为不接触式检测手段的典型方法之一，以它的低廉价格，可靠的信号处理特点，不易受天气及其他声波干扰的影响等优势，广泛应用于社会生活的方方面面。
超声波凭借它的种种优势，必将在现代社会生活中拥有广阔的市场前景，发挥越来越大的作用。
1.3 课题研究的主要容本课题设计采用的是超声波在导盲测距系统中的应用，利用现代检测手段，获取盲人周围的环境信息，并将它转化为声音警示信号，使盲人从中获知其身边的障碍情况，能够及时的避开周边存在的危险，确保自身安全。
由于一个超声波探测头的探测围不会大于15°，所以为了探测围的全面性和有效性，导盲测距系统部会安置多个超声波传感器，测量各个方向上一定距离的障碍物信息。
本系统由单片机作主控单元、温度采集补偿模块、超声波发射模块、超声波接收模块、蜂鸣器报警模块、电源管理系统模块组成。
本设计会在测距系统里外加LED数码管用以显示测得的距离值，以便于测试现象的观察与系统的调试。
本课题研究的主要容就是实现超声波测距系统的硬件与软件的设计与调试，并对导盲仪的电源管理系统的一般结构进行设计。
本设计大体可以分为两个设计部分进行：测距系统和电源管理系统。
本设计的测距系统是在基于AT89C52单片机控制的超声波往返时间测度法测距原理的基础上，来实现对目标距离障碍物的存在情况进行确定，同时利用US-100超声波测距模块自带的温度补偿功能来提高系统的精确度。
US-100超声波测距模块具有两种工作模式：电平触发模式、串口触发模式。
本设计采用的是US-100的串口触发模式，在软件程序设计中主要包括：串行口初始化函数、超声波发射函数、写字符函数、数码管扫描函数、数码管显示函数。
测距系统工作时，只需要控制单片机驱动US-100超声波测距模块发出8个40KHZ的超声波脉冲，然后便等待接收回波信号。
当接收到回波信号后，模块便会自动进行温度值的测量，然后根据当前测得的温度值对测距结果进行校正，校正结果将通过RX管脚经串行口送至单片机，然后由单片机控制数码管显示和蜂鸣器的状态。
进行移动电源的选择并设计电源管理系统，主要是对能表征电源工作状态的电压、电流等工作参数进行实时的监测，并对可能出现的突发情况进行预测和响应，为整个导盲系统提供一个稳定可靠的工作保障。
本设计会对电源管理系统的一般结构进行讨论与研究。
其一般结构包括：电池组，电压传感器，电源管理部分（由单片机并配合相应的电池监测芯片来完成），DC/DC 电源变换，充电电路，整流滤波、稳压部分等。
1.4 论文结构第一章介绍了课题的背景、意义，课题的国外发展趋势，以及本文的主要研究容。
第二章介绍的主要是超声波测距的相关原理。
主要是关于超声波原理的知识，包括超声波的传播特性、温度特性、以及超声波的测距原理等。
第三章介绍的是测距系统的硬件部分，有STC89C52单片机、US-100超声波测距模块的一些功能以及工作原理。
第四章介绍的是测距系统的软件设计及其仿真。
软件设计主要是软件指令的编写，以及各个功能函数的介绍。
此外还会对测距系统进行仿真并对可能引起误差的原因进行分析。
第五章是电源管理系统的一般设计。
本章会在电池的选择、电池组工作模式的切换以及电源管理系统的一般结构等方面进行分析。
第2章超声波测距原理2.1 超声波的特性超声波是指频率超过人类听觉能力可以达到的最高频率值20KHZ的声波或着振动。
超声波由于其高频、方向性好、易于获得较集中的能量等特性而被广泛应用于工业和生活的各个领域，例如：距离和速度的测量、精密仪器的清洗、杀菌消毒等方面。
2.1.1 超声波的产生、发射与接收超声波一般可以通过电气方式或机械方式产生，能够实现这种转换的设备叫做电声换能器[16]，也称这种电声换能器为超声波发生器。
电气转换方式包括压电型、电动型等；机械转换方式有加尔统笛、气流旋笛等。
由于各种不同的产生方式产生的超声波它们的频率、幅值以及声波特性等都大不相同，因而由不同方式产生的超声波的用途也各不相同。
目前最常用的是压电型超声波发生器，也即本设计采用的超声波发生器类型。
压电型超声波发生器是利用压电材料的压电效应原理制作而成的。
压电效应有两种：逆压电效应、顺压电效应。
超声波发送器利用的是逆压电效应的工作原理。