毕业设计(论文)-超声波定位系统设计
毕业设计超声波测距系统的硬件设计
本科生毕业设计（论文）学院（系）：专业：学生：指导教师：完成日期 2010 年 5 月超声波测距系统的硬件设计The Hardware Design of Ultrasonic Ranging Systerm学院（系）：专业：学生姓名：学号：指导教师（职称）：评阅教师：完成日期：2010.05.10超声波测距系统的硬件设计测控技术与仪器［摘要］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，也可用于如液位、井深、管道长度的测量等场合。
在本次设计中，设计的超声波测距系统的测量精度为1cm，能够清晰稳定地显示测量结果。
在整个超声波测距硬件电路模块中主要的电路设计有超声波发射电路、超声波接收电路、显示电路、温度补偿电路以及声光报警电路构成。
其中接收电路主要采用的是CX20106A；发射电路采用的是反相器74HC04及超声波发射换能器组成；另外，为了提高测量的精度在电路中又加入了温度补偿装置，DS18B20就是用来测量当前温度从而来实现这一功能。
通过实物验证这一设计方案是可行的。
［关键词］STC89C52；超声波测距；74HC04；CX20106A;温度补偿The Hardware Design of Ultrasonic Ranging Systerm Tracking Control Technology and EquipmentAbstract:Ultrasonic range finder, can be applied to the car into reverse, the construction sites and industrial the position to monitor and may be used as the old, dark, the length of such occasions. In the design of system design, precision measurement range of ultrasonic, the stability of 1cm clear that measurement.In the whole range of ultrasonic hardware circuit that the main circuit design has an ultrasonic the circuit, an ultrasound the circuit, show circuit, temperature compensate circuit and the audible and visible police made a circuit.One of the main circuits are CX20106A ;The circuit is the use of ultrasonic 74HC04 and in the launch of the change to another in order to improve ;The precision measurement in the circuit joined the compensation arrangement, DS18B20 is used to measure the temperature and to fulfil this function. In the design by the scheme is feasible.Keywords:STC89C52;Silent WaveMeasureDistance；74HC04;CX20106A;Temperature Compensation目录1 序言 (1)1.1 课题研究的背景及意义 (1)2 超声波测距的设计思路 (2)2.1 超声波传感器及其测距原理 (2)2.2 方案论证 (3)3 总体方案设计 (3)3.1 单片机测距原理 (4)3.2 单片机系统及其基本电路 (4).1 STC89C52的功能介绍 (5).2 单片机的基本连接电路 (6)3.3 超声波发射部分电路 (7)3.4 超声波接收部分电路 (8)3.5 温度补偿电路 (10).1 温度传感器工作原理 (10).2 温度补偿电路 (11)3.6 数码显示电路 (12)3. 数码管基本知识 (12)3.7 键盘电路 (14)3.7 报警电路 (15)4 软硬件调试 (16)参考文献 (16)附录 (16)结束语 (19)致谢 (20)1 序言课题研究的背景及意义在我国，超声学的研究开始于二十世纪五十年代，1959年至1964年间我国建立了分子声学实验室，对驰豫吸收、悬浮体的声吸收等问题进行了深入的研究，设计生产了固体中超声衰减的测量设备，对粘弹性和可压缩流体的声速和衰减的研究取得了令人兴奋的成果。
论文基于超声波的物位仪设计
摘要随着科技的发展，人们生活水平的提高，城市发展建设加快，城市给排水系统也有较大发展，其状况不断改善。
但是，由于历史原因合成时间住的许多不可预见因素，城市给排水系统，特别是排水系统往往落后于城市建设。
因此，经常出现开挖已经建设好的建筑设施来改造排水系统的现象。
城市污水给人们带来了困扰，因此箱涵的排污疏通对大城市给排水系统污水处理，人们生活舒适显得非常重要。
而设计研制箱涵排水疏通移动机器人的自动控制系统，保证机器人在箱涵中自由排污疏通，是箱涵排污疏通机器人的设计研制的核心部分。
控制系统核心部分就是超声波测距仪的研制。
因此，设计好的超声波测距仪就显得非常重要了。
本设计采用以AT89C51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。
整个电路采用模块化设计，由主程序、预置子程序、发射子程序、接收子程序、显示子程序等模块组成。
各探头的信号经单片机综合分析处理，实现超声波测距仪的各种功能。
在此基础上设计了系统的总体方案，最后通过硬件和软件实现了各个功能模块。
相关部分附有硬件电路图、程序流程图。
经实验证明，这套系统软硬件设计合理、抗干扰能力强、实时性良好，经过系统扩展和升级，可以有效地解决汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控。
关键词：超声波单片机测距A T89C51AbstractWith the development of science and technology, the improvement of people'sstandard of living, speeding up the development and construction of the city. urban drainage system have greatly developed their situation is constantly improving. However, due to historical reasons many unpredictable factors in the synthesis of her time, the city drainage system. In particular drainage system often lags behind urban construction. Therefore, there are often good building excavation has been building facilities to upgrade the drainage system phenomenon. It brought to the city sewage, and it is clear to the city sewage and drainage culvert in the sewage treatment system. comfort is very important to people's lives. Mobile robots designed to clear the drainage culvert and the automatic control system Free sewage culvert clear guarantee robot, the robot is designed to clear the culvert sewage to the core. Control System is the core component of the development of ultrasonic range finder. Therefore, it is very important to design a good ultrasonic range finder.At the core of the design using AT89C51 low-cost, high accuracy, Micro figures show that the ultrasonic range finder hardware and software design methods. Modular design of the whole circuit from the main program, pre subroutine fired subroutine receive subroutine. display subroutine modules form. SCM comprehensive analysis of the probe signal processing, and the ultrasonic range finder function. On the basis of the overall system design, hardware and software by the end of each module.The research has led to the discovery that the software and hardware designing is justified, the anti-disturbance competence is powerful and the real-time capability is satisfactory and by extension and upgrade, this system can resolve the problem of the car availably, building construction the position of the workplace and some industriesspot supervision.Key Words: Ultrasonic wave; One-chip computer; Range finding; AT89C51目录摘要 (1)ABSTRACT (2)目录 (3)第一章、系统方案比较与选择 (5)1.1设计背景，目的和意义 (5)1.2两种常用的超声波测距方案 (5)1.2.1基于单片机的超声波测距系统 (5)1.2.2基于CPLD的超声波测距系统 (6)1.3设计主要内容 (7)第二章、超声波测距系统设计 (8)2.1超声波测距的原理 (8)2.2超声波测距系统电路的设计 (8)2.2.1 总体设计方案 (8)2.2.2发射电路的设计 (9)2.2.3接收电路的设计 (10)2.2.4显示模块的设计 (11)2.3超声波测距系统的软件设计 (11)2.4小结 (13)第三章、超声波传感器 (14)3.1超声波传感器的原理与特性 (14)3.1.1原理 (14)3.1.2特性 (15)3.2超声波传感器的检测方式 (16)3.3超声波传感器系统的构成 (17)3.4小结 (18)第四章、AT89C51单片机简介 (19)4.1单片机基础知识 (19)4.1.1单片机的内部结构 (19)4.1.2单片机的基本工作原理 (21)4.2单片机A T89C51的特性 (22)第五章、电路调试及误差分析 (26)5.1电路的调试 (26)5.2系统的误差分析 (26)5.2.1声速引起的误差 (26)5.2.2单片机时间分辨率的影响 (27)5.4小结 (28)结论 (29)致谢 (30)参考文献 (30)附录1 (32)附录2 (37)附录3 (38)第1章、系统方案比较与选择1.1 设计背景，目的和意义传感器技术是现代信息技术的主要内容之一。
基于超声波的跟踪定位系统研究
基于超声波的跟踪定位系统研究在现代社会中，人们需要对移动物体进行实时追踪和定位，以便于进行相关监测和控制操作。
为了实现这个目标，基于超声波的跟踪定位系统成为了一个被广泛研究的领域。
这篇文章主要探讨了基于超声波的跟踪定位系统的研究，包括定位原理、系统设计、算法实现和应用领域等方面。
一、定位原理基于超声波的跟踪定位系统是一种利用声波在空气中的变化进行测距、定位和追踪的技术。
声波是一种机械波，它能够在空气中传播，并在遇到不同密度的物体时发生反射、折射和散射等现象。
这为声波跟踪定位提供了基础条件。
在这种系统中，如何采集声波信号并从中获取有用的信息是至关重要的。
定位原理的核心是测量声波传播的时间差。
在系统中，一组发射器和接收器被放置在目标区域内。
这些发射器将超声波信号发送到目标物体，接收器接收到物体反射回来的声波。
通过测量发射和接收的时间差，可以确定目标物体与接收器之间的距离。
当有多组发射器和接收器组成网络时，可以利用三角定位法计算目标物体的位置。
二、系统设计基于超声波的跟踪定位系统由以下几个部分组成：1. 发射器：负责发射超声波，通常使用压电材料来产生机械振动引起声波发射。
2. 接收器：负责接收目标物体反射回来的声波，并将其转化为电信号。
通常采用压电材料来产生电信号。
3. 时间测量器：负责测量发射器和接收器之间的时间差来确定目标物体与接收器之间的距离。
4. 数据处理器：负责实现测距数据的处理，包括三角定位法的计算。
5. 软件界面：提供用户接口和数据输出，通常使用图形化界面。
三、算法实现基于超声波的跟踪定位系统通常采用三角定位法来计算目标物体的位置。
三角定位法是利用目标物体与多个发射器/接收器之间的距离来计算目标物体在平面或空间中的位置的一种方法。
当目标物体与三个以上的发射器/接收器配对时，可以通过计算交点来确定目标物体的位置。
交点是所有发射器/接收器之间连线的交点，它是目标物体在平面/空间中的位置。
四、应用领域基于超声波的跟踪定位系统具有广泛的应用场景，包括物流、工业生产、医疗、安全等领域。
基于声波定位系统的研究毕业设计论文
基于声波定位系统的研究毕业设计论文摘要声波具有指向性强，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。
本课题详细介绍了能良好声波传感器的原理和特性，以及Atmel公司的AT89C51单片机的性能和特超虑的问题，给出了以AT89C51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、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；AT89C51AbstractUltrasonic wave has strong pointing to nature, slowly energy consumption, propagating distance ology 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 constructiofarther ,so ,in utilizing the scheme of distance finding that sensor technology automatic control technn site and some industrial scenes extensivelyThis subject h ce and characteristic of one-chip computer AT89C51 of Atmel Company ,and on the basis of as introduced principle and characteristic of the ultrasonic sensor in detail ,and the performan analyzing principle that ultrasonic wave finds range ,the systematic thinking and questions needed to consider that have pointed out that designs and finds range ,provide low cost , tal display and software design method taking AT89C51 as the core ,this circuit of system is reasohe hardware circuit of high accuracy , ultrasonic raspeeding soon , calculating simple , apt to accomplish real-time control ,and can reach industry's prange finder of miniature digitnable in design, working stability, performance good measuring ctical demand in measuring the precision .Key Words: Ultrasonic wave；One-chip computer；Range finding；AT89C51目录第1章概述 (1)1.1 单片机应用系统概述 (1)1.2 超声波测距系统的研究背景与意义 (2)第2章超声波测距的原理 (3)2.1 超声波的基本理论 (3)2.2 超声波测距系统原理 (4)第3章系统主要硬件设计 (7)3.1 方案论证与比较 (7)3.2 单片机基础知识 (11)3.3 单片机主机系统电路 (18)3.4 温度采集DS18B20电路 (20)3.5 LED数码管显示电路 (21)3.6 超声测距系统软件实现 (21)第4章系统软件设计 (23)4.1 系统程序的结构 (23)4.2 系统主程序 (25)4.3 40KHZ超声波发生及中断子程序 (26)4.4 DS18B20温度采集程序 (27)4.5 距离计算程序 (30)4.6 LCD显示程序 (31)第5章试验分析 (33)5.1 实验测试 (33)5.2 试验数据 (33)5.3 误差分析 (33)5.4 系统改进 (34)总结 (35)参考文献 (36)致谢 .............................................................................................. 错误！未定义书签。
超声波定位系统的设计
己昨 巨 月 第己 日 卷 第巳 期
目 标节点 矽 倒 超声 波信号停 止定时器 取出定 时器中 数值送 到上位
机
的 法 据 目 上 三 定维 位 标 计 位坐 机 节 算 出 算 根 点
目 标节 点启动
定时器
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定位系统的流程图
节点的硬件设计
微处理器模块
微处理器采 用 公司的 微处理
单片机产生 的信号进行放大 再将放大了的信号加载于超
接 口是 用 于对 程 序 的下 载 , 设 计 中采 用 标 准 的 接 口座 , 以此方便仿真器的使用 。串 口通信模块接 单片机的串行通信 口 , 并采用 样使整个无线节点能方便地工作在
系统 的功耗 。
通信
低功耗芯 片 , 这 下 ,进一步降低 了
引脚提供时钟频率 , 通过
同步性 ,在接收和发送时 ,保证
一
瀚 麟 皱麟 熟 耀 翼 蒸 黝 黝 黝 燕鬃 缨 撇 瓢
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十 的 串 口接 收 控 件
在数据接收部分 , 用
传感器节点定位过程中 , 未知节点在获得对于临近信 标节点的距离后 ,通常使用三边测量法计算 自己的位置 。 已知 、 、 三个节 点的坐标分别为 。 , 。, 。 、 、, 。, 。、 。 , 。 , 。 , 以及它们 到未知节点 的距离 分别为 。 ,氏 , 。 , 假设节点 的坐标为 , , 。 那么 ,存在以下公式 一 一几 十 一 。 一 。 一 。 少 一夕 一 一气 一武 一跳 一 磷 能 。使
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寇海洲 基于超声波的定位系统研究与实现
定时器 中的 并发给上位
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定时器中的 并发给上位
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《2024年基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计》范文
《基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计》篇一一、引言在现代电子技术的迅猛发展中，精确测量距离的设备扮演着重要的角色。
随着人类对于生活环境安全性的关注提升，对于各种设备的精度要求也在逐渐加强。
超声波测距技术以其非接触性、高精度、低成本等优点，在众多领域得到了广泛的应用。
本文将详细介绍基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计。
二、系统概述本系统以STM32单片机为核心控制器，结合超声波测距模块，实现对目标物体的精确测距。
系统主要由STM32单片机、超声波测距模块、电源模块、信号处理模块和显示模块等组成。
通过单片机对超声波模块的控制，实现对目标的精确测距，并通过显示模块实时显示测距结果。
三、硬件设计1. STM32单片机：作为系统的核心控制器，负责整个系统的控制与数据处理。
STM32系列单片机具有高性能、低功耗的特点，能够满足系统对于精确度和稳定性的要求。
2. 超声波测距模块：采用高精度的超声波测距传感器，实现对目标物体的距离测量。
通过超声波的发送与接收，实现对目标的距离计算。
3. 电源模块：为系统提供稳定的电源支持，确保系统的正常工作。
电源模块需考虑到功耗问题，以实现系统的长时间运行。
4. 信号处理模块：对超声波测距模块的信号进行滤波、放大等处理，以提高测距的准确性。
5. 显示模块：实时显示测距结果，方便用户观察与操作。
四、软件设计1. 主程序：负责整个系统的控制与数据处理。
主程序通过控制超声波测距模块的发送与接收，获取目标物体的距离信息，并通过显示模块实时显示。
2. 超声波测距模块控制程序：控制超声波的发送与接收，实现对目标物体的距离测量。
通过计算超声波的发送与接收时间差，计算出目标物体的距离。
3. 数据处理程序：对获取的测距数据进行处理，包括滤波、计算等操作，以提高测距的准确性。
4. 显示程序：将处理后的测距结果显示在显示模块上，方便用户观察与操作。
五、系统实现1. 通过STM32单片机的GPIO口控制超声波测距模块的发送与接收，实现超声波的发送与接收功能。
《2024年基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计》范文
《基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计》篇一一、引言随着科技的不断发展，高精度测距技术被广泛应用于各个领域，如机器人导航、环境监测、智能家居等。
本文将介绍一种基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计。
该系统采用先进的超声波测距原理，结合STM32单片机的强大处理能力，实现了高精度、快速响应的测距功能。
二、系统概述本系统主要由超声波发射模块、接收模块、STM32单片机以及相关电路组成。
通过STM32单片机控制超声波发射模块发射超声波，然后接收模块接收反射回来的超声波信号，根据超声波的传播时间和速度计算距离。
系统具有高精度、抗干扰能力强、测量范围广等特点。
三、硬件设计1. STM32单片机本系统采用STM32系列单片机作为主控制器，具有高性能、低功耗、丰富的外设接口等特点。
通过编程控制单片机的GPIO 口，实现超声波发射和接收的控制。
2. 超声波发射模块超声波发射模块采用40kHz的超声波传感器，具有体积小、功耗低、测距范围广等优点。
通过单片机控制发射模块的触发引脚，产生触发信号，使传感器发射超声波。
3. 超声波接收模块超声波接收模块同样采用40kHz的超声波传感器。
当传感器接收到反射回来的超声波信号时，会产生一个回响信号，该信号被接收模块的回响引脚捕获并传递给单片机。
4. 相关电路相关电路包括电源电路、滤波电路、电平转换电路等。
电源电路为系统提供稳定的电源；滤波电路用于去除干扰信号；电平转换电路用于匹配单片机与传感器之间的电平标准。
四、软件设计1. 主程序设计主程序采用C语言编写，通过STM32单片机的标准库函数实现各功能模块的初始化、参数设置以及控制逻辑。
主程序首先进行系统初始化，然后进入循环等待状态，等待触发信号的到来。
当接收到触发信号时，开始测距流程。
2. 测距流程设计测距流程主要包括发射超声波、等待回响信号、计算距离等步骤。
当接收到触发信号时，单片机控制超声波发射模块发射超声波；然后等待接收模块的回响信号。
超声波定位
摘要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。
本论文预探讨了一种的超声波定位系统的算法，详细介绍了超声波传感器的原理和特性，以及Atmel公司的AT89C51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AT89C51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：超声波定位算法；超声波传感器；超声波测距；误差分析；AbstractAbstractUltrasound has the strong point, the energy consumption of the slow spread of the advantages of distance, so the use of sensor technology and automatic control technology combined with the distance program, application of ultrasonic distance measurement is the most common one, it is widely used in security, parking sensor, water level measurement, construction sites and some industrial field.This paper discusses a pre-positioning system, ultrasonic method, described in detail the principles and characteristics of ultrasonic sensors, as well as Atmel's AT89C51 microcontroller performance and features, and analysis of ultrasonic distance measurement based on the principle that the ranging system of ideas and design the necessary consideration given to AT89C51 microcontroller as the core of the low-cost, high precision, miniature ultrasonic range finder digital display hardware and software design. The system circuit design is reasonable, job security, good performance, testing speed fast, simple computation and easy to do real-time control, and measurement precision can be achieved in the practical requirements of industrial.Keywords: Ultrasonic positioning algorithm; ultrasonic sensor; ultrasonic ranging; error analysis;目录目录摘要 (I)Abstract .................................................................................................................................... I I 第一章概述 .. (1)1.1 课题提出的背景与研究现状 (1)1.1.1 超声波定位系统概述 (1)1.1.2 超声波定位系统的研究与实现方法 (1)1.2 本课题的特点与研究意义 (2)1.3 课题研究内容 (2)1.4 论文结构 (3)第二章超声波定位系统原理 (4)2.1 超声波空间定位系统原理 (4)3.1 超声波传感器原理 (6)3.2 超声波特性 (7)3.3 超声波传感器的检测方式 (7)3.4 超声波传感器系统构成 (8)第四章超声波测距仪设计 (10)4.1 超声波测距原理 (10)4.2 超声波测距系统电路设计 (10)4.2.1 总体方案设计 (10)4.2.2 发的电路设计 (11)4.2.3 接收电路设计 (11)4.2.4 显示模块的设计 (12)4.3 超声波测距系统软件设计 (13)第五章电路调试及误差分析 (16)5.1 电路的调试 (16)5.2 侧举测量方法与结果 (16)5.3 系统的误差分析 (19)5.3.1 传感器引起的误差 (19)5.3.2 声速引起的误差 (19)5.3.3 单片机时间分辨率的影响 (20)5.3.4 结果分析 (21)第六章总结 (22)结束语 ...................................................................................................... 错误！未定义书签。
基于cdma室内超声波三维定位系统设计学士学位论文
编号本科生毕业设计基于CDMA室内超声波三维定位系统设计CDMA-based indoor ultrasonic three-dimensionalpositioning system design摘要本系统结合射频通信低成本、低功耗的特点和超声波定位精度高的特点，而避开它们的缺点，如单独的射频识别定位精度不高、超声波测距的覆盖范围有限。
提出了一种基于CDMA室内超声波三维定位系统，能达到较高的定位实时性和厘米级的定位精度。
本系统具有快速定位和定位精度高等优点，并且能实现多个移动目标节点的定位，使多目标同时定位或导航的应用成为可能，特别适用于多目标的室内协同工作，如井下人员的精确定位、医疗监护、远动捕获以及室内无人机和机器人的航迹规划等。
关键词：CDMA 三维动态定位射频同步超声波ABSTRACTThe system combines the advantages of the radio frequency communications such as low-cost, low power consumption and high precision of the ultrasonic positioning. while avoiding their disadvantages, such as separate radio frequency identification accuracy is not high, the limited coverage of ultrasonic ranging. We proposed a three-dimensional indoor ultrasonic positioning system that base on CDMA technology. It can achieve high localization and real-time centimeter-level positioning accuracy. The system is fast positioning and high precision positioning The system can achieve the positioning of multiple mobile target nodes, so that multi-objective positioning or navigation applications also become possible, especially for the multi-objective work in the room, such as the precise location of the underground personnel, medical care, capture the remote object, indoor UA V,and paining the path of the robot and so on.Key words: CDMA；Three-dimensional dynamic；RF synchronization；Ultrasonic目录摘要 (I)ABSTRACT ................................................................................................................... I I 目录 ............................................................................................................................... I II 第1章绪论 . (1)1.1课题研究目的和意义 (1)1.2国内外研究现状和前景分析 (1)1.2.1国内现状 (1)1.2.2国外现状 (2)1.2.3前景分析 (3)1.3本文主要研究内容 (3)第2章超声波定位原理 (4)2.1超声波定位系统实现方式及比较 (4)2.1.1超声波技术 (4)2.1.2超声波定位系统实现方式 (5)2.2超声波测距及定位算法 (5)2.2.1 TOA（到达时间）测距 (5)2.2.2 AOA（到达角度）测距 (6)2.2.3 TDOA(到达时间差)测距 (6)2.2.4 三边定位算法 (7)2.3超声波定位系统组成及工作原理 (9)第3章软件仿真 (12)3.1 CDMA(码分多址)技术 (12)3.2伪随机序列的产生 (12)3.3 m序列与超声载波的调制 (14)3.3.1 数字信号调制及其分类 (14)3.3.2 二进制振幅键控（2ASK） (14)3.3.3 2ASK仿真结果 (15)3.4 接收端载波解调 (16)3.4.1 2ASK解调器 (17)3.4.2 仿真结果 (17)第4章硬件设计 (20)4.1 中心站 (20)4.2 信标 (20)4.3 目标节点 (22)第5章实验结果分析 (24)5.1 实验数据分析 (24)5.2误差分析 (25)第6章总结与展望 (27)6.1 全文总结 (27)6.2展望 (27)致谢 (28)参考文献 (29)第1章绪论1.1课题研究目的和意义现今的“位置服务”领域非常的火热，但其大部分都是服务于户外移动用户。
《2024年基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计》范文
《基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计》篇一一、引言随着科技的不断发展，测距技术在许多领域得到了广泛的应用。
为了满足高精度、高效率的测距需求，本文设计了一种基于STM32单片机的高精度超声波测距系统。
该系统利用超声波的传播特性，结合STM32单片机的强大处理能力，实现了高精度的测距功能。
二、系统设计1. 硬件设计本系统主要由STM32单片机、超声波测距模块、电源模块、显示模块等组成。
其中，STM32单片机作为系统的核心控制器，负责控制超声波测距模块的发送和接收，同时处理和显示测距结果。
超声波测距模块采用非接触式测量方式，通过发射超声波并接收其反射回来的时间差来计算距离。
该模块具有体积小、测量速度快、精度高等优点。
电源模块为系统提供稳定的电源，保证系统在各种工作环境下都能正常工作。
显示模块用于显示测距结果，方便用户查看。
2. 软件设计软件设计主要包括系统初始化、超声波测距模块控制、数据处理与显示等部分。
系统初始化包括对STM32单片机的时钟、中断、I/O口等进行配置，以及初始化超声波测距模块的参数。
超声波测距模块控制部分负责控制超声波的发射和接收。
STM32单片机通过控制超声波测距模块的引脚电平，实现超声波的发射和接收。
在接收到反射回来的超声波信号后，单片机通过计算时间差来计算距离。
数据处理与显示部分负责将测得的距离数据进行处理和显示。
单片机将测得的距离数据通过串口或SPI等通信方式传输到显示模块进行显示。
同时，还可以将数据存储到外部存储器中，方便后续的数据分析和处理。
三、系统实现1. 超声波测距原理超声波测距原理基于声波在空气中的传播速度和传播时间的关系。
当超声波发射后，会以一定的速度传播到目标物体并反射回来。
通过测量超声波的发射和接收时间差，以及已知的声速，就可以计算出目标物体与测距点之间的距离。
2. 测距流程测距流程主要包括初始化、发射超声波、接收反射波、计算距离等步骤。
首先，STM32单片机对系统进行初始化，包括配置时钟、中断、I/O口等。
基于AT89C51的超声波定位系统设计
图３主程序流程图
图４ 固件 程序流程 图
经 过计 算 后便 可得 到 主体 的位 置 。
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［张毅刚， ２ ］ 彭喜源． 片机应用设计 ． 单 哈尔滨工业大 根 据 三 角 形 的稳 定 性 ， 发生 器 ｉ 发 选 。 和 学 出版社， ０ ． ２ ３ ０ 生 器２ 的距 离 是 固 定 的 ，那 么 如 果 测 出物 ４ ３ 系 统 软 件 设 计 （ 序 流 程 图如 ． 程 【 张海涛． 多超声波传 感器的避 障系统设计Ⅱ． ３ 】 基于 】 体 到 发 生 器 ｉ 发 生 器 ２ 距 离 ，就 可 以 图３ ２ 和 的 －）
１ 引言 ． ２ 系统 硬件 设 计 ．
数 据 采 集 在 现 代 工业 生 产 及 科 学 研
低 、 开 放 性 、运 算 能 力 、 通 讯 能 力 强 、 易于 使用 ，逐渐 成 为 设计 应 用 的主 流 ，
责读 取 数 据 ，并 通过 Ｕ Ｂ 线 传输 到计 算 失 调 、漂 移和 偏置 电流 。 Ｓ总 机 ，嵌 入 式 处 理 器 还 负 责整 个 系 统 的协 信 号 调 理 电路 如 图２ Ｉ 为 模 拟 输 ，Ａ Ｎ 调工 作 。 入 信 号 ，Ａ 信 号 输 出 。 第 一 级 放 大 倍 数 Ｏ 而 目前 在 微机 系统 中 ，外 设 与Ｃ Ｕ Ｐ 的连 接 Ｎ ＝ ＋ ２ Ｒ ， 第 二 级放 大倍 数 Ｎ ＝ ＋ ３ Ｉ ＩＲ ／ Ｉ ２ ｌＲ ／ 存 在 接 口标 准 各 自独 立 、 互 不 兼 容 、 无 ２ １模 拟 输 入和 调 理 电路 ． 法 共 享 的 问题 ， 并 且 安 装 、配 置 亦 很 麻 信 号输 入通 道 为多 通道 输入 ，系统 可 Ｒ ， 总 的 放 大 倍 数Ｎ Ｎ ×Ｎ ，通 过 Ｒ 、 ４ ＝１ ２ １ 烦 ，而 通 用 串 行 总线 （Ｓ ） 优 良特 性 对 以采 用Ａ Ｇ ０ 高速 多路 模 拟开 关 组成 ， 由 ＵＢ 的 Ｄ ６８ Ｒ 、 Ｒ 和 Ｒ 的 不 同取 值 ，可 实现 不 同 倍 ２ ３ ４ 此 提 供 了极 佳 的解 决方 案 Ⅲ。 １ 片 选 线 和 ３ 地 址 线 实现 从 ８ 单端 信 数 放 大或 衰减 。 条 条 路
高精度超声波室内定位系统的设计
• 113•高精度超声波室内定位系统的设计浙江清华长三角研究院 潘丽杰 徐本亮 赵 飞【摘要】随着智能化的不断普及，业内对于高精度高可靠的室内定位技术的需求越来越迫切。
本文通过对超声波定位技术的改进研究，设计了一种基于超声波传感器的高精度定位系统。
通过改造超声波发射头，采用多个发射头呈花瓣状布置，同时每个接收头往中心区域倾斜45度，实现更大覆盖范围。
使用Si4432无线透传模块实现数据通信和时间同步，采用TOA算法计算定位点和节点间的距离，通过三点定位法求得目标点坐标，并通过数据筛选和均值滤波获得更稳定更高精度的定位结果。
【关键词】超声波；室内定位；TOA；高精度；三点定位法；无线透传A Design of High Accuracy Ultrasonic Indoor Positioning SystemPAN Li-jie1，XU Ben-liang1，ZHAO Fei1（Yangtze Delta Region Institute of Tsinghua University，Zhejiang,JiaXing，314000）Abstract：With the continuous popularization of intelligence，the demand for high-precision and highly reliable indoor positioning technology has become increasingly urgent.In this paper，through the improvement of ultrasonic positioning technol-ogy，a high-precision positioning system based on ultrasonic sensors is designed. By transforming the ultrasonic transmitter head，multiple emitters are arranged in a petal shape，and each receiver head is inclined 45 degrees to the center area to achieve a greater ing Si4432 wireless transmission module to achieve data communication and time synchronization，the use of TOA algorithm to calcu-late the distance between the positioning point and the node，through the three-point positioning method to obtain the target point coordinates，and through data filtering and mean filtering to obtain a more stable and high precision Positioning results. Key words：ultrasonic；indoor positioning；TOA；high-precision；three-point positioning method0 引言室内环境中，定位信号在传播过程中容易受到墙体、人体和物体等的遮挡，信号会发生严重的损耗，因此目前成熟的室外定位技术如GPS定位，无法应用于室内环境。
基于超声波的定位系统设计
基于超声波的定位系统设计超声波定位系统是一种常用的室内定位系统，其原理是利用超声波传感器发送和接收超声波信号，通过测量超声波传播时间和强度来确定目标的位置。
在本文中，我将设计一个基于超声波的定位系统，包括硬件和软件方面的内容。
硬件设计部分包括传感器选择和电路设计。
我们可以选择超声波传感器模块，这种模块通常包括超声波发射器和接收器。
我们需要选择一个频率合适的超声波发射器，通常在40kHz附近。
接收器可以选择带有放大器和滤波器的模块，以增强接收到的信号，并去除噪音。
接收到的信号可以通过微控制器进行处理和分析。
在电路设计方面，我们需要考虑超声波传感器模块的电源供应和信号处理。
我们可以使用电池或者直流电源作为电源供应，但要确保电源电压稳定。
对于信号处理，我们可以使用放大器来增强接收到的信号，然后通过滤波器去除噪音。
接收到的信号可以通过模数转换器转换成数字信号，以便进行后续的处理和分析。
软件设计部分包括信号处理和定位算法。
在信号处理方面，我们需要对接收到的信号进行滤波和去噪处理。
可以使用数字滤波器来去除噪音，并使用算法来分析信号的幅值和延迟。
接收到的信号可以通过相关分析或者时间差法来确定目标的距离和方向。
在定位算法方面，我们可以使用多普勒效应或者三角定位法。
多普勒效应可以通过测量频率变化来确定目标的速度和方向。
三角定位法可以利用多个超声波传感器的位置信息来确定目标的位置。
使用最小二乘法或者粒子滤波等算法可以提高定位的准确度和稳定性。
此外，我们还可以考虑加入实时定位和地图显示功能。
通过添加无线通信模块，可以将目标位置实时传输到显示设备上，并在地图上显示目标位置。
这样用户可以通过显示设备来方便地追踪目标位置。
总结来说，基于超声波的定位系统设计需要考虑硬件和软件方面的内容。
硬件设计部分包括传感器选择和电路设计。
软件设计部分包括信号处理和定位算法的设计。
通过合理的硬件设计和优化的软件算法，我们可以设计出一套准确、稳定的基于超声波的定位系统。
超声波室内定位系统
图2.4 压电式超声波传感器结构
超声波传感器
3、超声波传感器及其特性
超声波传感器的主要性能指标包括工作频率、灵敏度、分辨率、工作温度、指 向性等，其中最重要是工作频率。下图为中心频率为40KHZ的超声波传感器的 频率特性曲线，它反映超声波传感器的灵敏度与频率之间的关系。从图中的频 率特性可知，在发射器的中心频率处，发射器所产生的超声波最强；而在中心 频率两侧，声压能级迅速降低。因此，在使用中，一定要用接近中心频率的交 流电压来驱动超声波发生器。本文中使用的超声波传感器型号为FC-16KT40。
超声波传感器
1、超声波传感器的基本原理 当电压作用于压电陶瓷时，就会随电压和频率的变化产生 机械变形。另一方面，当振动压电陶瓷时，则会产生一个 电荷。利用这一原理，当给由两片压电陶瓷或一片压电陶 瓷和一个金属片构成的振动器（双压电晶片元件）施加一 个电信号时，就会因弯曲振动发射出超声波。相反，当向 双压电晶片元件施加超声振动时，就会产生一个电信号。 基于以上作用，便可以将压电陶瓷用作超声波传感器。 2、超声波传感器的种类 超声传感器按其工作原理可以分为压电式、电动式 、电容式、磁致伸缩式和气流式等。
超声波室内定位系统
作 者： 指导老师：
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摘
要
随着超声波测距精度的不断提高，超声波定位技 术也发展得日趋成熟，并且在工业、农业、医学、食品 加工等各个领域得到了广泛的应用。本文通过对比几种 常用的定位技术，然后融合无线射频技术和超声波技术 ，设计并实现了一种新的超声波室内定位系统。介绍了 系统的基本定位原理和整体设计思路，详细阐述了系统 的软硬件设计方法，最后对实验结果进行了分析，得到 了系统各个模块的性能指标和整体定位精度，对可能产 生误差的原因进行了分析，以此为基础，为提高系统的 测量精度采取了相应措施。
超声波测距系统毕业设计
超声波测距系统毕业设计超声波测距系统毕业设计随着科技的不断发展，超声波测距系统在工业控制、安防监控、智能交通等领域得到了广泛应用。
本文将介绍一个基于超声波原理的测距系统的毕业设计。
一、引言超声波测距系统是一种利用超声波传感器测量距离的技术。
它通过发射超声波信号并接收回波，根据声波的传播时间来计算出目标物体与传感器的距离。
超声波测距系统具有测量精度高、反应速度快、适用范围广等优点，因此在许多领域得到了广泛应用。
二、设计目标本毕业设计的目标是设计一个超声波测距系统，能够准确测量目标物体与传感器之间的距离，并能够实时显示测量结果。
三、系统硬件设计1. 超声波传感器选择在设计中，我们选择了一款性能稳定、测量范围广的超声波传感器。
该传感器具有高频率、高精度的特点，能够满足我们的测量需求。
2. 控制电路设计为了实现测距系统的功能，我们设计了一个控制电路。
该电路能够控制超声波传感器的发射和接收，并将接收到的信号进行处理。
通过微控制器的控制，我们能够实现对测距系统的操作和参数调节。
四、系统软件设计1. 数据处理算法在接收到超声波传感器的回波信号后，我们需要对信号进行处理，以得到准确的距离测量结果。
我们采用了一种基于时间差的测量方法，通过计算声波传播时间和声速，可以得到目标物体与传感器之间的距离。
2. 显示界面设计为了方便用户使用和观察测量结果，我们设计了一个显示界面。
该界面能够实时显示测量结果，并提供一些操作选项，如单位切换、历史数据查看等功能。
五、系统测试与优化在完成硬件和软件设计后，我们对系统进行了测试。
通过与实际测量结果进行对比，我们发现系统的测量精度较高，能够满足设计要求。
然而，在实际使用中，我们还发现了一些问题，如测量范围受限、环境干扰等。
为了解决这些问题，我们对系统进行了优化，如增加滤波器、改进算法等。
六、总结与展望通过本次毕业设计，我们成功设计并实现了一个基于超声波原理的测距系统。
该系统具有测量精度高、反应速度快等优点，能够满足实际应用需求。
毕业设计(论文)-超声波定位系统设计
提供全套毕业论文图纸，欢迎咨询论文题目超声波定位系统设计系别工程学院专业机械自动化年级2010级学号学生姓名指导教师完成时间2014 年 5 月XX学院教务处制XX学院本科生毕业设计（论文）声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计（论文）是本人在XX学院学习期间，在指导教师指导下独立完成，内容真实可靠，无抄袭、剽窃等学术道德不端行为，除文中已经注明引用的内容外，本文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
同时，本人完全了解并愿意遵守XX学院有关保存、使用毕业论文（设计）的规定，其中包括：1.学院有权保管并向有关部门递交毕业设计（论文）的原件、复印件和电子文件。
2.学院可以采用影印、缩印、电子文件或其他复制方式保存毕业设计（论文）。
3.学院可以以学术交流为目的，赠送和交换毕业设计（论文）。
4.学院可以允许毕业设计（论文）被查阅或借阅。
5.学院可以按著作权法的规定公布毕业设计（论文）的部分内容或全部内容[保密毕业设计（论文）在解密后遵守此规定]。
6.除另有科研合同或其他法律文书制约，本文的科研成果属于XX学院。
本声明的法律结果将完全由本人承担。
作者签名：日期：年月日超声波定位系统设计作者：XXX中文摘要我们根据超声波的特性来研发制成超声波传感器，机械振动频率比声波高的波，我们称之为超声波。
超声波的频率比较高，其次波长短和绕射现象不明显，而且具有方向性好，能量消耗缓慢，能长距离传播等优点。
当今社会，在传感器以及自动控制测距离的方案中，超声波测距是被最广泛应用的一个方案，它被使用于以下的实际操作中，例如，水位的测量，建筑工地测距这些场合。
本论文讨论了超声波的定位系统以及相应的算法，还比较全面地描述了超声波传感器的原理以及特性。
基于超声波测距原理的分析，提出了超声波测距系统的设计过程和需要注意的问题。
以STC12C5A60S2单片机为核心，我们设计好的超声波测距仪以及硬件电路有很多优势，它的精度高、低成本以及数字显示的使用微型。
毕业设计论文--基于单片机的超声波测距系统设计
毕业设计（论文）题目：基于单片机的超声波测距系统设计摘要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。
超声波测距系统，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。
本文介绍了一种基于STC89C52单片机的超声波测距系统，阐述了超声波测距系统的硬件电路部分的构成、软件设计思路及工作原理。
硬件部分采用STC89C52 单片机作为主控单片机，硬件电路主要由发射电路、接收电路、显示电路、报警电路等几部分组成；软件部分由主程序、显示子程序、超声波发射子程序、延迟子程序、计算子程序、报警程序等组成。
该电路具有结构简单、操作方便、精度较高、应用广泛的特点。
关键词：超声波；测距系统；单片机AbstractBecause of the strong point of ultrasonic energy consumption slow, medium of communication in the longer distance, thus frequently used ultrasonic distance measurement, such as the range finder and level measurement and so on can be achieved by ultrasound. Ultrasonic Ranging System, can be used in car reversing, the construction site and the location of some industrial site monitoring, can also be used if the level, depth and length of the pipeline, such as measurement occasions. Use of ultrasonic testing is often more rapid, convenient and simple terms, easy to achieve real-time control, and measurement accuracy can meet the practical requirements of industry.The paper describes an ultrasonic measuring system based on the STC89C52, it described an ultrasonic measuring system hardware circuit structure, working principle and software design methods. Hardware using STC89C52 microcontroller as a master MCU, the hardware circuit part includes main transmitter, receiver circuit, display circuit, warning circuit and so on. The software part includes the main program, display subroutine, ultrasonic transmitter subroutine, delay subroutine, calculation subroutine and alarm program. The system Circuits were simply structure, easy to use, high accuracy and wide application.Key Words：Ultrasonic wave；Ranging System；MCU目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论............................................................................................................. - 1 -1.1 测量距离的意义.................................................................................................... - 1 -1.2 基于单片机的超声波测距系统.......................................................................... - 2 -1.2.1 单片机概述 ...................................................................................................... - 2 -1.2.2 单片机的发展趋势 ........................................................................................ - 2 -1.2.3 基于单片机的超声波测距系统的优点与缺陷 ........................................ - 3 -1.2.4 超声波测距原理............................................................................................. - 4 -1.3设计内容 .................................................................................................................. - 4 -第2章设计方案..................................................................................................... - 5 -2.1 设计的目的和要求................................................................................................ - 5 -2.1.1 设计的目的 ..................................................................................................... - 5 -2.1.2 设计的要求 ..................................................................................................... - 5 -2.2 设计思路................................................................................................................. - 5 -2.2.1 硬件部分.......................................................................................................... - 5 -2.2.2 软件部分.......................................................................................................... - 6 -2.3 重要功能模块的选取 ........................................................................................... - 6 -2.3.1 单片机的选用 ................................................................................................. - 6 -2.3.2 发射器和接收器............................................................................................. - 8 -第3章硬件电路设计............................................................................................. - 9 -3.1 系统硬件设计总框图分析 .................................................................................. - 9 -3.2 处理器STC89C52................................................................................................. - 9 -3.2.1 单片机STC89C52的特点 ......................................................................... - 10 -3.2.2 STC89C52管脚说明 .................................................................................... - 11 -3.3 单片机最小系统设计 ......................................................................................... - 14 -3.3.1 单片机最小系统........................................................................................... - 14 -3.3.2 本次设计中的单片机最小系统................................................................. - 14 -3.4 超声波模块HC-SR04 ........................................................................................ - 17 -3.5 显示模块LCD1602 ............................................................................................ - 18 -3.6 报警模块............................................................................................................... - 21 -3.7 超声波测距系统的实物图 ................................................................................ - 22 -第4章软件程序设计........................................................................................... - 23 -4.1 概述........................................................................................................................ - 23 -4.2 头文件和全局变量.............................................................................................. - 23 -4.3 主程序 ................................................................................................................... - 24 -4.4 初始化函数........................................................................................................... - 25 -4.5 显示子程序和溢出中断程序 ............................................................................ - 25 -4.6 超声波发射程序、T1中断子程序和报警程序 ............................................ - 26 -4.7 距离计算程序 ....................................................................................................... - 27 -第5章系统的调试............................................................................................... - 28 -5.1 硬件的调试........................................................................................................... - 28 -5.2 软件的调试........................................................................................................... - 29 -结论..................................................................................................................... - 32 -参考文献................................................................................................................. - 33 -附录..................................................................................................................... - 34 -1．源程序 .................................................................................................................... - 34 -2．英文原文 ................................................................................................................ - 41 -3．中文译文 ................................................................................................................ - 53 -致谢..................................................................................................................... - 62 -第1章绪论1.1 测量距离的意义准确而快速地测定任意两个空间点间的距离，对人类活动的许多方面都具有十分重要的意义。
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对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
同时，本人完全了解并愿意遵守XX学院有关保存、使用毕业论文（设计）的规定，其中包括：1.学院有权保管并向有关部门递交毕业设计（论文）的原件、复印件和电子文件。
2.学院可以采用影印、缩印、电子文件或其他复制方式保存毕业设计（论文）。
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4.学院可以允许毕业设计（论文）被查阅或借阅。
5.学院可以按著作权法的规定公布毕业设计（论文）的部分内容或全部内容[保密毕业设计（论文）在解密后遵守此规定]。
6.除另有科研合同或其他法律文书制约，本文的科研成果属于XX学院。
本声明的法律结果将完全由本人承担。
作者签名：日期：年月日超声波定位系统设计作者：XXX中文摘要我们根据超声波的特性来研发制成超声波传感器，机械振动频率比声波高的波，我们称之为超声波。
超声波的频率比较高，其次波长短和绕射现象不明显，而且具有方向性好，能量消耗缓慢，能长距离传播等优点。
当今社会，在传感器以及自动控制测距离的方案中，超声波测距是被最广泛应用的一个方案，它被使用于以下的实际操作中，例如，水位的测量，建筑工地测距这些场合。
本论文讨论了超声波的定位系统以及相应的算法，还比较全面地描述了超声波传感器的原理以及特性。
基于超声波测距原理的分析，提出了超声波测距系统的设计过程和需要注意的问题。
以STC12C5A60S2单片机为核心，我们设计好的超声波测距仪以及硬件电路有很多优势，它的精度高、低成本以及数字显示的使用微型。
这个系统的电路的设置和布局较合理，工作性能和稳定性好，计算简单，实时控制是比较容易做到的，更重要的是，测量精度满足了工业实际的要求。
关键词：超声波定位算法；超声波传感器；超声波测距；误差分析AbstractWe develop he ultrasonic sensor by ultrasonic characteristics, the frequency of mechanical vibration is high than acoustic waves, we call it ultrasonic. High Ultrasonic frequency, then the shorter wavelengths and diffraction phenomenon is not obvious, but it also has such advantages such as good orientation, slow energy consumption and long distance communication. A ranging sensor and automatic control scheme, ultrasonic ranging is well known as one of the most popular schemes, it is used in the practical application of the following, for example, water level measurement, the construction site location. This paper discusses the ultrasonic location system and the corresponding algorithm and describes the principle and characteristics of ultrasonic sensor. the rule of ultrasonic distance research is based on the analysis , we put forward the process of ultrasonic ranging system and we should pay attention to the problems. We know STC12C5A60S2 microcontroller is the core of ultrasonic range finder and the hardware circuit, its precision is high, cost is low and the use of micro digital display. Setting and layout of this circuit system is reasonable, good work and stability, simple calculation, and relatively easy to do with real-time control, more importantly, the measurement accuracy can meet the actual needs of industry.Keywords : Ultrasonic positioning algorithm ; Ultrasonic sensors ; Ultrasonic Ranging ; The error analysis目录§1绪论 (1)1.1超声波定位的研究背景与现状 (1)1.1.1超声波定位系统概述 (1)1.1.2超声波定位系统的研究与实现方法 (1)1.2本论文的研究意义 (2)§2超声波定位系统原理 (3)2.1超声波平面定位系统原理 (3)2.2超声波空间定位系统原理 (4)2.3超声波定位系统的组成 (6)§3超声波传感器 (7)3.1超声波传感器及其分类 (7)3.2超声波传感器原理 (7)3.3超声波的特性 (7)3.4超声波传感器的检测方式 (8)3.5超声波传感器系统构成 (9)§4超声波测距仪的设计 (10)4.1超声波测距原理 (10)4.2超声波测距系统的电路设计 (11)4.2.1总体方案设计 (11)4.2.2发射电路的设计 (11)4.2.3接收电路设计 (11)4.2.4 LCD显示模块设计 (12)§5测试结果及分析 (13)5.1测试结果分析 (13)5.2测试结果误差分析 (13)结论 (15)参考文献后记附录A (I)§1 绪论1.1 超声波定位的研究背景与现状1.1.1 超声波定位系统概述无线电定位系统获得了广泛的应用。
无线电定位的基本原理是通过接收已被固定的几个位置的无线电波，得出主体分别到这几个发射点的长度距离，根据一定的计算方法，算出主体的位置。
当前超声波测距技术应用已经比较成熟，但是对超声波定位系统的研究探讨才在刚起步的阶段。
超声波定位的原理和无线电定位原理有比较相似，区别是超声波其在空气传播过程中的衰减很大，其仅能在较小的空间范围适用。
在实际中，超声波测距系统在短距离测量中得到了应用，其精度在厘米级，如在没有人的车间的场所运动物体定位的选择等使用超声波定位系统比较好。
超声波之所以具有其推广的前景，是因为它的装置价格比较低而且比较简单，经济兼实用，并且工作稳定。
本论文探讨超声波定位系统是在超声波测距的基础上，超声波传感器是核心对象。
我们知道传感器技术是现代信息技术中比较关键的内容之一。
计算机、通信技术和传感器技术组成了信息技术，如果把信息技术比拟成人，那么相当于“人类的大脑”的是计算机技术，“人类的神经”的就是通信技术，“人的感觉器官”就是传感器技术。
传感器可以分为温度、光电、超声波、红外、压力和湿度传感器等类型，在这些传感器当中，超声波传感器被广泛地使用在测距方面。
单片机控制的超声波检测方法与其他方法相比，它具有检测速度快，计算方便，便于实时控制等优点，其测量精度往往较高。
1.1.2 超声波定位系统的研究与实现方法为了研究超声波定位系统，我们要从研究超声波的测距方法开始，之后由距离和提供的计算方法来求出待被定位的物体的位置坐标，我们知道超声波测距主要有以下两种实现方法：第一是反射式测距法：这种测距法就是超声波发射器发射超声波，然后发射的超声波被待测物反射从而产生回波被接收探头接收 ,我们依据回波和发射波之间的时间隔则就可以求出待测物与发射器之间的长度距离。
其原理图如图1-1所示图1-1 采用回波测距法的原理图超声波发射器在空气中向任一目标位置发射超声波，发射超声波的同一时刻马上进行计时，超声波在空气传递过程当中如果遇到障碍物就会即刻返回，一旦超声波接收器获取到反射信号则就会马上中止计时。
超声波处于空气中传播的速率约为340米每秒，并读出计时器所获得的时间t，基于计算公式就能够求出发射点与障碍物之间的长度距离s，也就是：s=340t/2。
这就是所被人们称为时间差测距法。
第二是单向测距法(空中超声波定位系统)：如图1-2所示：图1-2 采用单向测距法的原理图应答器与主测距器组成单向测距法的系统。
我们把主测距器放在待测的物体上,计算机控制信号之后，同时向被固定的不同的应答器发射相同频率的无线电信号，接收无线电信号后，应答器立即向主测距器的方向发射超声波信号，我们就可以获得主测距器和每个固定应答器的长度距离。
图1-3为信号接收时间延迟原理图。
图1-3 超声波测距时间原理图两点测距能通过单向测距法实现，当同一时间有三个或多于三个的不在同一直线上的应答器都有作回应时,我们就能按照计算方法计算出被测物体所在的位置。
在测量距离相同的情况下,空气对超声波的吸收，在反射式测距法中比单向测距法中大,所以单向式测距范围比反射式测距范围大。
如果可以测量两点之间的距离，则可以依据一定的算法就可以得到待测物体的位置坐标，从而实现目标位置的定位。
1.2 本论文的研究意义超声波测距虽然在世界上已得到广泛应用，但是超声波定位系统还没有得到推广。
现在很多室内空间定位采用的定位方法是红外线定位[1]15-17。
红外线是电磁波，难以用于场地定位。
超声波传感器与红外线传感器相比较，其具有以下优点：例如低廉的价格、硬件组合容易实现等，所以其被普遍地使用于测距、定位以及环境的探测等方面。