超声波测距课程设计报告书

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超声波测距单片机课程设计报告书

超声波测距单片机课程设计报告书

西南科技大学2012级微机原理与接口技术课程设计报告课题名称微机原理与接口技术姓名学号院、系、部制造科学与工程学院专业机械设计制造及其自动化指导教师2015年7月15日目录一、绪言 (4)二、系统设计 (4)2.1设计任务 (4)2.2方案论证与比较 (4)2.2.1测距原理 (4)2.2.2 系统整体流程图 (5)2.2.3 单片机选择方案论证 (5)2.2.4 显示模块方案论证 (5)三、超声波测距模块HC-SR04介绍 (6)3.1 主要参数 (6)3.2超声波测距模块时序图 (6)四、硬件电路设计 (7)4.1超声波测距器电路设计 (7)4.2最小系统设计电路设计 (7)4.3 LCD1602显示电路的设计 (7)4.4警报系统电路的设计 (8)4.5主要元器件的选择 (9)五、程序流程图 (10)六、 c语言程序设计 (11)6.1 LCD1602.h头文件 (11)6.2 主程序文件 (15)七、超声波测距器仿真 (19)7.1 Keil调试 (19)7.2 Proteus调试 (19)八、结束语 (20)九、参考文献 (20)1、绪言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;对于被测物处于黑暗、有灰尘、烟雾、电磁干扰等恶劣环境有一定的适应能力;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。

它广泛应用于矿业、化工业、污水处理厂、食品等各行业。

例如,食品业中用于水、酒、糖、饮料等液位控制往往也是用超声波检测的。

2、系统设计2.1 设计任务1、利用AT89S51单片机和超声波测距模块HC-SR04设计一超声波测距器;2、能用LCD1602正常显示;3、具有警报系统;4、做出成功的仿真和实物2.2 方案比较与论证2.1测距原理超声波测距的原理是通过测量超声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间并根据发射和接受的时间差及超声波在空气中的传播速度,计算出发射点到障碍物的实际距离。

课程设计报告(旋转超声波测距仪)

课程设计报告(旋转超声波测距仪)

大连民族学院机电信息工程学院自动化系单片机系统课程设计报告题目:旋转超声波测距仪专业:测控技术与仪器班级:测控112班学生姓名:张裕鑫牛小宁指导教师:谢春利设计完成日期:2013年10月18日课程设计任务书题目:旋转超声波测距仪课程设计时间:2013.9.23~2013.10.18一、设计任务设计一个超声波测距器,可应用在汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置测控,也可用于如液位、井深、管道长度的测量等场合。

二、设计内容及要求⒈系统设计的方案;⒉检测电路和过程通道的设计;⒊系统软件设计与实现;⒋需要的详细材料和工具清单;⒌设计的性能指标;⒍撰写设计报告;⒎资料归档。

三、设计重点检测电路和过程通道设计;系统软件设计、调试。

四、课程设计进度要求⒈13.9.23~13.9.24 系统方案设计;⒉13.9.25~13.9.26 检测电路和过程通道设计;⒊13.9.27 完成系统硬件设计,提交材料清单;⒋13.10.7~13.10.11 系统硬件焊接和软硬件调试;⒌13.10.14~13.10.16 完善系统设计,撰写设计报告;⒍13.10.17 成果验收;⒎13.10.18 答辩五、参阅书目[1] 祁伟,杨亭,单片机C51程序设计教程与实验[M]。

北京:北京航空航天大学出版社,2006.1[2] 徐科军,传感器与检测技术[M]。

北京:电子工业出版社,2010.11[3] 方彦军,孙健,智能仪器技术及其应用[M]。

北京:化学工业出版社,2004.4[4] 徐爱钧,智能化测量控制仪表原理与设计[M]。

北京:北京航空航天大学出版社,2004.9目录1任务分析和性能指标 (1)1.1任务分析 (1)1.2性能指标 (1)2总体方案设计 (2)3硬件设计与实现 (3)3.1检测电路 (3)3.2显示电路 (3)3.3转动电路 (4)4软件设计与实现 (5)4.1主程序 (6)4.2子程序 (6)5 调试及性能分析 (7)5.1 调试分析 (7)5.1.1 软件调试 (7)5.1.2 硬件调试 (7)5.2 性能分析 (8)总结 (9)参考文献 (10)附录1 元器件清单 (11)附录2 调试系统照片 (12)附录3 技术资料 (13)附录4 原理图 (14)附录5 主要程序 (15)主程序 (15)子程序 (18)课程设计题目1任务分析和性能指标1.1任务分析该作品需要达到的目标:⑴测量前方障碍物距离;⑵可以旋转,测量多个角度;⑶能够显示测得的距离,以及旋转的角度。

基于单片机的超声波测距课程设计报告

基于单片机的超声波测距课程设计报告

基于单片机的超声波测距课程设计报告课程设计说明书题目:超声波测距院(系):电子工程与自动化专业:学生姓名:学号:指导教师:年 11 月 7 日目录一、绪论二、对本课程的设计分析2.1 总体设计方案介绍2.1.1 超声波测距原理2.1.2 超声波测距原理框图2.2 系统硬件设计方案2.2.1 51系列单片机的功能特点及测距原理2.2.1.1 51系列单片机的功能特点2.2.1.2 单片机实现测距原理三、主要电路模块的实现方案比较及选择3.1 超声波发射电路3.2 超声波检测接收电路3.3 超声波测距系统的硬件电路设计3.4 系统电路图及其PCB图四、系统的软件设计4.1 主程序流程图4.2超声波发射子程序和超声波接收中断程序五、测试数据以及结论六、课程设计过程中遇到的主要问题以及解决办法七、心得体会一、绪论随着社会的发展,人们对距离或长度测量的要求越来越高。

超声波测距由于其能进行非接触测量和相对较高的精度,越来越受到人们的重视。

超声波测距离的一个最重要的功能就是作用于倒车系统上。

要实现倒车系统的准确精度,就得把超声波和单片机相结合,利用单片机的控制系统和精确的运算使超声波测距离更加快速和精确。

从而,减少事故的发生。

经过该实验学习利用单片机和超声波探测元件测试距离的基本方法,进一步熟悉单片机定时器技术、中断技术在数据采集和数据处理过程中的综合运用方法,提高综合应用程序的编程方法与技巧。

发射器发出的40KHz超声波以速度v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。

报告内容包括:单片机控制主程序、中断子程序、延时子程序和超声波发射、接收电路、数码管驱动显示电路以及主电路。

二、对本课程设计的分析2.1总体设计方案介绍2.1.1超声波测距原理发射器发出的超声波以速度v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。

电子技术课程设计报告硬件超声波测距仪

电子技术课程设计报告硬件超声波测距仪

电子技术课程设计报告硬件超声波测距仪本次电子技术课程设计的主题是硬件超声波测距仪,目的是设计并制作一款超声波测距器,通过超声波传感器实现对距离的测量,并将测量结果输出显示在液晶屏幕上,同时也可以通过串口通信将数据发送给计算机进行处理。

以下是本文档的详细设计报告。

一、选型原则1. 选材:以自主设计的原则为基础,尽量选用成熟的产品和器材,确保产品的质量和稳定性。

2. 选型:根据我们所需的功能,选择性价比高、应用广泛的型号。

3. 综合性能指标:在价格、使用寿命、环保、功耗、可靠性、易用性等方面综合考虑,以最大化的性价比为原则。

二、功能需求分析1. 超声波测距功能:可以通过超声波传感器实现距离测量,大约测量范围在2cm-400cm。

2. 显示屏显示功能:可以将测距结果通过液晶屏幕实时显示,用户可以轻松获取距离信息。

3. 数据输出接口:可以通过串口通信将数据发送给计算机进行处理,也可以便于实现对数据的存储和管理。

4. 低功耗设计:可以降低功耗,减少对环境的影响,同时也可以延长电池使用寿命。

三、设计方案1. 超声波传感器超声波传感器是本次设计的核心部分,主要用于信号的接收与传输。

我们选择使用JSN-SR04T型号的超声波传感器,因为该型号的性价比比较高,使用方便,同时也稳定性能不错。

该型号的超声波传感器测量范围为2cm-400cm,并且具有精度高、速度快、适应性强等特点。

2. 控制电路本设计采用STM32F103C8T6 MCU控制器,能够为整个系统提供较稳定的控制环境,同时具有高性能和灵活性,可以充分满足我们的设计需求。

3. 显示屏本设计采用2.4寸的TFT液晶屏幕,可以通过SPI接口和MCU进行通信,实现对测量结果的实时显示。

4. 电源管理为了保证系统的稳定性和可靠性,我们采用了电源管理芯片AMS1117-3.3来进行稳压处理,同时也可以降低功耗、延长电池使用寿命。

四、关键实现技术1. 超声波信号的发射和接收。

课程设计实验报告-超声波测距仪的设计

课程设计实验报告-超声波测距仪的设计

超声波测距仪的设计一、设计目的本设计利用超声波传输中距离与时间的关系,采用STC51单片机进行控制和数据处理,设计出能够精确测量两点间距离的超声波测距仪。

同时了解单片机各脚的功能,工作方式,计数/定时,I/O口的相关原理,并稳固学习单片机的相关内容知识。

二、设计要求1.设计一个超声波测距仪,能够用四段数码管准确显示所测距离2.精度小于1CM,测量距离大于200CM三、设计器材元器件数量STC51单片机 1个超声波测距模块URF-04 1个电阻〔1K 200 4.7K〕 3 个晶振〔12MHz〕 1 个共阳极四位数码管 1 个极性电容〔33pF〕 2 个非极性电容〔22uF〕 1 个四、超声波测距系统原理331.45米/秒,由单片机负责计时,单片机使用12.0M晶振,所以此系统的测量精度理论上可以到达毫米级。

超声波测距的算法设计: 超声波在空气中传播速度为每秒钟340米〔15℃时〕。

X2是声波返回的时刻,X1是声波发声的时刻,X2-X1得出的是一个时间差的绝对值,假定X2-X1=0.03S,那么有340m×0.03S=10.2m。

由于在这10.2m 的时间里,超声波发出到遇到返射物返回的距离如下:图1 测距原理超声波测距器的系统框图如下列图所示:图2 系统框图五、设计方案及分析〔包含设计电路图〕4.1硬件电路设计4.1.1 单片机最小系统控制模块设计与比拟方案二:采用STC51单片机控制。

STC51单片机是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有 8KB的系统可编程Flash 存储器。

AT89S52具有以下标准功能: 8k字节Flash,256字节RAM, 32 位I/O 口线,看门狗定时器,2 个数据指针,三个16 位定时器/计数器,一个6向量2级中断结构,全双工串行口,片内晶振及时钟电路,能够满足题目设计的所有要求,而且我们对STC51单片机也比拟熟悉,因此我们选择方案二。

最小系统电路图如图3所示图3 单片机最小系统显示模块设计采用四位共阳极数码管显示,连接电路简单,显示电路连接图如图4所示图4 数码管显示电路超声波测距模块a.本系统采用超声波模块URF04进行测距,该模块使用直流5V供电,理想条件下测距可达500cm,广泛应用于超声波测距领域,模块性能稳定,测度距离精确,盲区〔2cm〕超近。

超声波测距仪课程设计

超声波测距仪课程设计
8、电路特点和方案的优缺点
电路运用了纯硬件设计、而未采取单片机设计,旨在训练硬件设计能力,且成本低。方案基本实现了短距离超声波测距的功能。
电路采用4节五号电池6V直流电压源,低功率使得其测距必然很小,在电路上,可适当的改变发射端驱动电路,增加驱动级数,加大一点功率。
在误差方面:普遍出现正偏差。主要原因为,在输出端比较器,为提高灵敏度,抬高了比较器的参考电压,使得接受计时延迟,测距变大,可以采用倍压检波电路取出反射回来的检测脉冲信号进行处理。
Q0、Q1、Q2、Q3:BCD码输出端,它能分时轮流输出3组锁存器的BCD码,其输出地BCD码由 、 、 决定。
CD4511是一个用于驱动共阴极LED(数码管)显示器的BCD码—七段译码器,特点:具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路,能提供较大的拉电流。可直接驱动LED显示器。
高通电路 ,调试时可与Rf串一电容,组成低通电路,提高抗干扰能力。
二极管包络检波:滤去负信号的包络检波:
比较电路:如图正向端电压可调,常态下7号脚电位为3V,有信号时(电压大于参考电压),输出负脉冲。用在接收端和发射端的信号处理电路中(两个比较器的参考电压与电路实际有关,不可合二为一)。
5.4门控电路——RS触发器
3、设计内容及要求:
设计一超声波测距仪,要求:
(1).设计出超声波测距仪的硬件结构电路。
(2).对设计的电路进行分析能够产生超声波,实现超声波的发送与接收,从而实现利用超声波方法测量物体间的距离。
(3).对设计的电路进行分析。
(4).以数字的形式显示测量距离。
4、比较和选择方案:
4.1 原理
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。

超声波测距器课程设计

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
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汇报人:
超声波测距器软 件设计

超声波测距设计报告

超声波测距设计报告
设计内容(包括设计过程、主要收获、存在问题、解决措施、建议,不少于2000字)
一设计过程
本次设计的基于完整的PCB板,和元器件,通过自己和焊接来完成,通过调试来测试设计是否成功。
1.硬件设计
我们都有一个完整的PCB板,是设计好的我们都可以直接利用,这时就要求我们能看的懂PCB板的原理图,了解它的设计。
5、掌握电路的调试与检测技术。
3.元件的选择
1、电阻及其辨别
(1)常用电阻有金属膜电阻、碳膜电阻、线绕电阻等,金属膜电阻是先在圆柱型陶瓷基体上镀金属膜,再把金属膜切割成螺旋状,安装端帽和引线后制成。金属膜电阻以其阻值稳定、温度系数小、寿命长而得到广泛应用。电阻又可分为固定电阻和可变电阻。
(2)电阻的功率分为1/32、1/16瓦、1/8瓦、1/4瓦、1/2瓦、1瓦、2瓦……。通常体积越大的电阻,功率也越大。
(3)电阻阻值标称值的有效数字序列有10、11、12、13、14、15、16、18、20、22、24、27、30、33、36、39、43、47、51、56、62、68、75、82、91。
(4)大功率电阻直接将阻值和功率标注在电阻上;小功率的电阻采用色环标注阻值
2.电容
(1)电容按其介质不同可分为:瓷介电容、聚脂电容、聚丙烯电容、电解电容等。
2.课程设计要求
1、学习电子工艺知识,识别与检测元器件,了解常用电子元器件的规格、性能和选用。
2、掌握锡焊技术,了解电子设备的安装接线工艺和电子产品的制作。
3、熟悉集成运算放大电路、集成稳压电源、常用集成门电路、集成译码器、数据选择器、集成触发器、集成计数器、集成单稳态电路、定时器等的功能及使用。
4、掌握电路的装配与焊接技术。
2.部分元件的正负极辨别错误。

超声波测距器课程设计

超声波测距器课程设计
器接收并转换为电信号。
时间差测量
记录超声波发射和接收的时间差, 结合声速计算出障碍物与测距器之 间的距离。
温度补偿
由于声速受温度影响,因此需要进 行温度测量并对声速进行补偿,以 提高测距精度。
传感器选择与特性分析
01
02
03
传感器类型
选择适合超声波测距的传 感器,如压电陶瓷换能器 ,具有高效率、宽频带、 耐磨损等特点。
04
电子技术基础
了解基本电子元器件和电路知 识。
编程语言基础
掌握C语言或Python等编程 语言。
单片机技术基础
了解单片机的基本原理和应用 。
实践动手能力
具备一定的焊接、调试和故障 排除能力。
02
超声波测距器原理及硬件组成
超声波测距原理
超声波发射与接收
利用压电陶瓷等换能器,将电能 转换为超声波发射出去,遇到障 碍物后反射回来,再被接收换能
处理。
03
控制与信号处理电路设计
采用微控制器或DSP等处理器实现时间差测量、温度补偿和距离计算等
功能。同时设计必要的接口电路以实现数据的输入/输出和调试等功能

03
软件编程与算法实现
主控芯片编程环境搭建
01
02
03
04
选择合适的开发板和主控芯片 ,如Arduino、STM32等。
安装相应的开发环境,如 Arduino IDE、Keil等。
系统性能评估指标及方法
1 2
测距精度评估
通过与实际距离进行比较,计算测距误差,评估 系统的测距精度。可以采用多次测量取平均值的 方法减小随机误差的影响。
响应时间评估
测量系统从发射超声波到接收到回波并计算出距 离所需的时间,评估系统的响应时间。

超声波测距报告

超声波测距报告

超声波测距系统——实物部分设计报告一、设计要求:用超声波传感器和其它器件设计一个反射式超声波测距系统。

1、测量距离不小于1.3米,数字显示,清晰,无数字叠加现象。

动态更新数字显示的测量结果,更新时间约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,用蜂鸣片发出间歇式的“滴一滴”声响报警。

4、测量距离超过1.0米时,给出达到测距要求的超量程指示。

二、设计思路:1、设计总的原理框图:超声波发射器㈠2Hz时钟信号产生电路: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,通过调整电阻和电容的值,得到所需频率的矩形波。

②单元电路图如右图。

③参数计算:④ 功能说明: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。

㈡ 40KHz 时钟信号产生电路: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,通过调整电阻和电容的值,得到所需频率的方波。

② 单元电路如下图。

③ 参数计算:④ 功能说明:发送超声波需要一个可以微调的40KHz 的时钟信号作为驱动,1212121 1.43;(2)2,;2 1.52;1,300.pL pH f t t R R C f Hz F R R M R M R K ==++=∴+=Ω∴=Ω=Ω 又另C=470n 取123123231 1.43;(+2)40,+276.1;7.5,7.5,47pL pH f t t R R R C f KHz R R R K K R K R K ==++=∴+=Ω∴=Ω=ΩΩ 1又另C=470pF;取R 为的可变电阻器。

超声波以正弦波方式传输,所以超声波驱动模块的频率要求是接近40KHz 周期信号的方波。

㈢ 17KHz 时钟信号产生电路: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,通过调整电阻和电容的值,得到所需频率的矩形波。

超声波测距离(课程设计)

超声波测距离(课程设计)

湖南文理学院课程设计报告课程名称:单片机原理及应用课程设计院系:电气与信息工程学院专业班级:自动化11102班(30位)学生姓名:袁新淼指导教师:王丽娟完成时间: 2014年6月13日报告成绩:摘要超声波是一种特殊的声波,一般以直线传播方式,频率越低,绕射能力越强,发射能力越强,在非接触式测量中应用非常广泛。

本文利用超声波进行距离测量,测量精度在毫米级别,适用于近距离测距,也可运用于汽车防撞。

本系统以STC89C52为核心处理芯片,通过STC89C52产生40kHz频率信号,经74LS04推挽式将发射功率放大,再利用超声波换能器TCT40-16T产生超声波信号并发送出去,接收电路由TCT40-16R接收超声波,再利用红外线检波接收专用芯片CX20106将接收到的超声波信号处理,并连接STC89C52微处理器,同时引入温度测量芯片DS18B20对测量的距离进行温度补偿,提高测量精度,微处理器通过计算得到与障碍物的距离,将测得的距离通过JXD1602A液晶显示。

关键词STC89C52RC;推挽式;红外线检波;温度补偿;AbstractUltrasound is a special kind of sound waves, usually in a straight line, the lower the frequency, the diffraction is stronger, and launch capabilities, and is widely used in non-contact measurement. In this paper, ultrasonic distance measurement, the measurement accuracy in the millimeter level, applies to close-ranging, can also be applied to a car crash. This system STC89C52 core processing chip to produce 40kHz frequency signal STC89C52 by 74LS04 push-pull transmission power amplification, and then use the ultrasonic transducer TCT40-16T generated ultrasonic signal is sent, the receiving circuit receiving ultrasound by TCT40-16R, then the use of infrared detector to receive special chip CX20106 will be received by the ultrasonic signal processing, and connect STC89C52 microprocessor, while the introduction of chip DS18B20 temperature measurement of distance measurement with temperature compensation to improve measurement accuracy, microprocessor and obstacles by calculating thematter the distance, the distance measured by the JXD1602A liquid crystal display.Keywords STC89C52RC; push-pull; infrared detector; temperature compensation.目录摘要 (I)Abstract (II)绪论 (4)第1章超声波测速的原理 (5)第2章系统设计方案 (6)第3章各单元模块设计 (7)3.1 单片机模块 (7)3.2超声波发送模块 (7)3.3超声波接收模块 (8)3.4 温度检测模块 (9)3.5显示模块 (11)第4章软件设计 (13)4.1系统接口定义 (13)4.2 主程序流程图 (13)4.3 检测程序 (13)4.4 温度读取子程序 (14)4.5 液晶1602初始化子程序 (15)4.6 显示子程序 (15)4.7 初始化程序 (16)第5章超声波测距调试 (18)5.1 硬件调试 (18)5.2 软件调试 (18)5.3 实验结果 (19)5.4 误差分析 (19)总结 (21)参考文献 (22)致谢 (23)附录1原理图 (24)附录2 实物图 (25)附录3 源程序 (26)绪论人类耳朵能听到的声波频率为20~20000赫兹。

超声波测距仪课程设计报告

超声波测距仪课程设计报告

超声波测距仪课程设计报告《超声波测距仪课程设计报告》在进行超声波测距仪的课程设计时,那可真是一段充满挑战又有趣的经历啊。

最初接到这个任务的时候,我心里就“咯噔”一下,这听起来就很复杂呢。

不过,咱也不能被吓倒呀。

就像我第一次尝试自己组装自行车,零件摊了一地,完全不知道从哪儿下手,但最后不也成功了嘛。

这超声波测距仪也一样,得一步一步来。

我先去研究它的原理。

超声波嘛,就是那种人耳听不到的声波,它能发射出去,然后遇到障碍物再反射回来。

这就好比我小时候玩弹球,把球扔出去,球撞到墙再弹回来,我就可以根据球来回的时间算出距离,超声波测距仪也是这个道理。

然后就开始挑选元件了。

那感觉就像是在菜市场买菜,得挑新鲜的、合适的。

我在一堆电子元件里翻来翻去,这个电容看起来不错,那个电阻好像也挺合适。

看着那些小小的元件,我就想,这么小的东西居然能发挥这么大的作用,真神奇。

电路设计可是个大工程。

我画电路图的时候,那根线画错了又擦,擦了又画,就像我画画的时候总是改来改去一样。

有时候感觉已经很完美了,突然发现又有个地方不通电,只能重新检查。

这时候我就想起我有一次做手工,也是做到一半发现结构有问题,当时那个懊恼啊,但最后重新调整后还是做出了很棒的东西。

焊接元件的时候,那可真得小心翼翼。

我眼睛紧紧盯着焊点,手都不敢抖一下。

就像我在缝衣服的时候,针要是扎错地方就麻烦了。

我记得有一次,差点就把两个不该连在一起的焊点给连上了,吓出我一身冷汗。

程序编写也不简单。

我对着代码一行一行地看,就像读天书一样。

不过,当我一点点把它搞懂的时候,那种成就感就像我解开了一道超级难的谜题一样。

终于,我的超声波测距仪完成了。

当我测试它的时候,那紧张的心情就像等待考试成绩公布一样。

我把它对准一面墙,看着它显示出距离,心里可激动了。

这就像是自己精心培育的小树苗终于长大了。

这个小小的超声波测距仪,虽然在制作过程中让我吃了不少苦头,但就像我之前经历的那些挑战一样,最后成功的时候,那种喜悦是无法言表的。

超声波测距毕业课程设计

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

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。

超声波测距课程设计

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。

超声测距实验报告

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目的是利用超声波的特性来测量物体之间的距离,并通过实验数据分析和处理,了解超声测距的原理、误差来源以及提高测量精度的方法。

二、实验原理超声波是一种频率高于 20kHz 的机械波,其在空气中的传播速度约为 340m/s。

超声测距的原理是通过发射超声波脉冲,并测量从发射到接收反射波的时间间隔,根据时间与速度的关系计算出距离。

具体计算公式为:距离=(超声波传播时间 ×超声波传播速度)/ 2 。

三、实验设备与材料1、超声波发射与接收模块2、微控制器(如 Arduino 或 STM32)3、显示模块(如液晶显示屏或数码管)4、电源5、反射物体(如平面板、障碍物等)四、实验步骤1、硬件连接将超声波发射与接收模块与微控制器连接,确保连接正确无误。

连接显示模块,以便实时显示测量的距离值。

接通电源,为整个系统供电。

2、软件编程使用相应的编程语言(如 C 或 Python)编写控制程序,实现超声波的发射、接收以及时间测量和距离计算。

对测量数据进行处理和滤波,以提高测量的稳定性和准确性。

3、实验环境设置选择一个相对空旷、无明显干扰的实验场地。

确定测量的起始点和目标反射物体的位置。

4、测量操作启动系统,开始发射超声波脉冲。

记录每次测量的时间间隔和计算得到的距离值。

改变反射物体的距离,进行多次测量。

五、实验数据记录与分析以下是部分实验数据记录:|测量次数|反射物体距离(m)|测量时间间隔(μs)|计算距离(m)|误差(m)|||||||| 1 | 100 | 5882 | 099 |-001 || 2 | 150 | 8823 | 149 |-001 || 3 | 200 | 11764 | 199 |-001 || 4 | 250 | 14705 | 249 |-001 || 5 | 300 | 17646 | 299 |-001 |通过对实验数据的分析,可以发现测量结果存在一定的误差。

超声波测距系统课程设计

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。

设计超声波测距仪报告书非常详细

设计超声波测距仪报告书非常详细

目录第一章绪论 (1)1.1 课题背景及意义 (1)1.2 国内外发展状况和需改进的地方 (1)第二章超声波测距原理 (4)2.1 超声波简介 (4)2.2 超声波传感器 (5)2.3 超声测距原理 (6)2.4 盲区处理 (8)第三章超声波测距系统硬件设计方案论证 (9)3.1 方案一 (9)3.2 方案二 (9)3.3 方案三 (10)3.4 方案确定 (10)第四章超声波测距系统硬件设计思路及调试 (12)4.1 设计要求 (12)4.2 超声波测距系统的结构框图 (12)4.3 各功能模块电路介绍 (13)4.3.1 超声波产生电路 (13)4.3.2 驱动电路模块 (14)4.3.3 接收放大电路模块 (15)4.3.4 峰值检波模块 (16)4.3.5 电压比较器模块 (17)4.3.6 电平转换模块 (18)4.3.7 温度测量模块 (19)4.3.8 键盘显示电路 (21)4.4 超声波测距系统硬件调试 (25)第五章超声波测距系统软件设计及调试 (27)5.1 超声波测距系统程序设计流程 (27)5.1.1 主程序设计流程 (27)5.1.2 距离计算流程 (28)5.2 软件调试 (29)第六章超声波测距系统最终调试 (30)第七章总结 (32)7.1 研究结论 (32)7.2 本系统的不足和需改进的地方 (32)参考文献 (33)致谢 (34)附录A 超声波测距系统硬件电路图 (34)附录B 超声波测距系统软件程序 (35)第一章绪论1.1 课题背景及意义利用超声波测量己知基准位置和目标物体表面之间距离的方法,称为超声波测距法。

利用超声波作为定位技术是蝙蝠等一些无目视能力的生物作为防御及捕捉猎物生存的手段,也就是由生物体发射不被人们听到的超声波(20kHz以上的机械波),借助空气媒质传播由被待捕捉的猎物或障碍物反射回来的时间间隔长短与被反射的超声波的强弱判断猎物性质或障碍位置的方法。

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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。

1管脚:遥控信号输入端,该脚和地之间连接PIN光电二极管,该脚的输入阻抗约为40kΩ。

2管脚:该脚与地之间连接 RC串联网络,它们是负反馈串联网络的一个组成部分,改变它们的数值能改变前置放大器的增益和频率特性。

增大电阻R1或减小C1,将使负反馈量增大,放大倍数下降,反之则放大倍数增大。

但C1的改变会影响到频率特性,一般在实际使用中不必改动,推荐选用参数为R1=4.7Ω,C1=1μF。

3管脚:该脚与地之间连接检波电容,电容量大为平均值检波,瞬间相应灵敏度低;若容量小,则为峰值检波,瞬间相应灵敏度高,但检波输出的脉冲宽度变动大,易造成误动作,推荐参数为3.3μf。

4管脚:接地端。

5管脚:该脚与电源间接入一个电阻,用以设置带通滤波器的中心频率f0,阻值越大,中心频率越低。

例如,取R=200kΩ时,f0≈42kHz,若取R=220kΩ,则中心频率f0≈38kHz。

6管脚:该脚与地之间接一个积分电容,标准值为330pF,如果该电容取得太大,会使探测距离变短。

7管脚:遥控命令输出端,它是集电极开路输出方式,因此该引脚必须接上一个上拉电阻到电源端,推荐阻值为22kΩ,没有接受信号是该端输出为高电平,有信号时则产生下降。

8脚:电源正极,4.5~5V。

最初,我们直接用7脚输出,但用示波器发现无信号是其输出高电平的同时夹杂这少量的低电平。

因此,我们在此处再加一个旁通电容,平均华其电压输出,以去除低电平信。

3.4 单片机最小系统
最小系统由复位部分和晶振部分组成,原理图如下所示。

4 程序设计
本设计采用T0定时器控制20条脉冲的输出,用T2的捕获功能来完成回波信号的接收和时间的计算。

程序流程图如下所示: N Y
Y
N N
程序初始化 按键是
否按下
T0开始计时 开始发超声波 T2开始计时 判断是不是20条波 检测回拨信号
Y
5参考资料
数字电路第五版;
单片机及应用系统设计;
程序如下:
#include<reg52.h>
#define uchar unsigned char #define uint unsigned int
uchar code duma[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; sbit a=P3^0; sbit b=P3^1; sbit c=P3^2; sbit fa=P1^0; sbit z=P1^4;
uchar sign_failure; uchar sign_success; uchar qian,bai,shi,ge; uint s,t,count;
void delay(uchar x); void init(); void measure(); void display(); void main() {
init(); //程序初始化
while(1)
{
measure(); //测量函数
qian=s/1000; //为显示计算数值
bai=(s/100)%10;
shi=(s/10)%10;
ge=s%10;
display(); //显示函数
}
}
void delay(uchar x) //延时函数{
uchar i,j;
for(i=x;i>0;i--)
for(j=110;j>0;j--);
}
void init()
{
fa=0;
count=0;
z=1; //指示灯亮
s=0;
t=0;
EA=1;
TMOD=0x02; //T0工作在方式1
T2CON=0x09; //T2工作在捕获模式
ET0=1;
ET2=1;
}
void T0_0() interrupt 1 //T0中断函数
{
if(TH0==(256-12))
TH0=256-13;
else
TH0=256-12;
fa=!fa;
count++;
}
void T2_2() interrupt 5 //T2中断函数
{
if(TF2)
{
TF2=0; //T2溢出也没检测到波
sign_failure=1; //测量失败位置1
}
else
{
EXF2=0;
t=RCAP2H*256+RCAP2L; //计算时间 sign_success=1; //测量成功位置1
}
}
void measure() //测量函数{
sign_failure=0;
sign_success=0;
TR0=1; //开T0中断
TR2=1; //开T2中断
TH0=(256-12);
TL0=(256-13);
TH2=TL2=0;
//T2初值设为零
while(count<16);
TR0=0; //停止发射
count=0; //关闭T0
while(sign_success==0)
{
if(sign_failure)
{
TR2=0; //关闭T2计时
z=0; //指示灯灭
}
TR2=0;
s=t*0.157; //计算距离 }
}
void display() //显示函数
{
a=b=c=0;
P2=duma[qian];//显示第一位
delay(10);
a=1;
b=c=0;
P2=duma[bai];//显示第二位
delay(10);
a=c=0;
b=1;
P2=duma[shi];//显示第三位 delay(10);
a=b=1;
c=0;
P2=duma[ge];//显示第四位 delay(10);
}。

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