智能超声波测距仪项目设计1

学士学位论文（设计）题目：智能超声波测距仪设计

姓名：徐乐

学号： 2009014014 学院：工学院

专业/届别：电子信息科学与技术专业/2013届

指导教师：白龙

职称：讲师

表1

牡丹江师范学院学士学位论文（设计）

选题论证报告

摘要

本设计采用以STC8952单片机为核心的低成本、微型化液晶显示和语音播报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，主程序、预置子程序、发射子程序、接收子程序、显示子程序的模块组成。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的方案，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、程序流程图。

关键词：stc8925；微型化液晶显示；语音播报超声波；设计

Abstract

This design adopts the STC8952 single-chip microcomputer as the core of low cost, miniaturization, liquid crystal display and speech broadcast hardware circuit and software design method of ultrasonic range finder. The whole circuit USES modular design, the main program, the preset subroutine, launch subroutines, receive subroutine and display subroutine modules. The probe signal by SCM comprehensive analysis processing, realize the functions of ultrasonic range finder. On the basis of the overall scheme of the system is designed, finally, realized the function of hardware and software modules. Relevant parts with hardware circuit, program flow chart.

Keywords: stc8925；Miniaturization LCD display; Speech ultrasound; design

目录

1 引言 (1)

2.设计要求、内容及组织形式 (2)

2.1 设计要求 (2)

2.2设计内容 (2)

2.3工作原理 (2)

2.4 组织形式 (4)

2.4.1设计软、硬件方案 (4)

3 超声波的发射电路及电路原理 (5)

3.1发射电路 (5)

3.2显示电路原理 (5)

3.2.1超声波监测接收电路 (6)

3.2.2语音转换输出电路 (7)

4 软件结构设计及源代码 (8)

4.1 软件流程图 (8)

4.2程序源代码 (8)

5.设计进度安排 (23)

6.总结 (24)

参考文献 (25)

1 引言

利用STC89C52单片机实现超声波测距。通过超声波放射装置发射超声波遇物体反射回来再由接收装置接收处理。利用声波在空气中的传输速度和整个收发延时计算出距离。为了满足智能化、无接触距离测量要求,自主研制了一种性价比高、体积小的智能超声波测距仪,该测距仪以 STC89C52单片机为控制核心, 本文给出其具体实现方案。本文设计的一种超声波测距仪,其最大特点是测量的液面与感应元件之间非接触。超声波是指频率大于20KHz,并且能够在连续介质中传播的弹性机械波, 超声波方向性较好, 经过专门设计可定向的发射, 遇到界面时将发生反射、折射以及波形的改变, 超声波在空气中的传播速度为334m/s(常温下)。利用超声波在介质中传播时, 这些好的物理特性进行设计,使得超声波在测距中的灵活性、精确度大幅提高。

2.设计要求、内容及组织形式

2.1 设计要求

（1）学会焊接单片机系统板和驱动板并且连接驱动板与系统板间的连线。

（2）用超声波测离障碍物的距离，经过单片机处理判断是否是安全范围根据距离的长短分为安全、注意、危险。

（3）每采集一次信号LED灯闪烁一次表示采集成功。

（4）把采集的数据经单片机处理用12864液晶显示器显示出来，和语音模块处理用耳机输出提示距离情况。

2.2设计内容

本文所设计的超声波测距仪主要由AT89C52单片机、超声波发射电路、超声波接收放大电路、显示电路、语音播报电路。

首先由单片机驱动产生11.0592晶振，由超声破发射探头发送出去，在遇到障碍物反射回来时由超声破接收探头检测到信号，然后经过滤波、放大、整形之后送入单片机进行计算，把计算结果输出到液晶显示屏上。

2.3工作原理

声波在介质中传播被定义为纵波。当声波受到尺寸大于其波长的目标物体挡住时即会发生反射; 反射波被称为回声。假如声波在介质中传播的速度是提前知道的, 而且声波从声音的发生源到达目标, 而返回声源的时间可以通过测量得到, 那么就可以计算出从声波到目标地距离。这就是本设计的测量原理, 见式（2-1）:

L=½vt (2-1)

上式中, L为待测距离, v (m/s) 为超声波在空气中的速度, t为往返时间。由于超声波在空气中的传播速度与温度 T(单位:摄氏度)有如下关系，见式（2-2）

v=331.45+0.61T (2-2)

在平常温度下, 温度每当变化 1 摄氏度, 超声波的速度变化 0.6m/s。所以可以通过测温电路测量出当前温度,计算出超声波在当前温度下的传输速度。通常声速随温度的变化会比较大, 因此产生的测量误差也会比较大, 所以若是所在环境中温度变化较大的环境下进行测量时, 需要考虑声速补偿地问题。时间 t 可以通过脉冲计数的方法间接测量, 相当于将时间转化为对计数脉冲个数 N的测量, 假设计数脉冲的频率为 f, 则公式(1)可写成见式（2-3）

L=Nv ½f (2-3)

电路原理图如图2-1所示：

图2-1超声波测距驱动板原理