超声波测距设计报告范本解读.doc

目录 1前言（绪论） 1 1.1课题设计的目的及其意义 1 1.2本领域的研究历史及现状 1 1.3课题主要内容和课题研究方案 2 2总体方案设计 3 2.1 方案比较 3 2.2 方案论证 4 2.3方案选择 4 3单元模块设计 5 3.1各单元模块功能介绍及电路设计 5 3.1.1STC89C52电路模块 5 3.1.2超声波电路模块 6 3.1.3显示电路模块? 7 3.1.4复位电路模块? 7 3.2特殊器件的介绍 8 3.3各单元模块的联接 10 4软件设计 11 4.1软件设计原理及设计所用工具 4.2软件设计结构图及其功能 12 4.3主要软件设计流程框图 12 5系统调试 14 5.1系统硬件调试 14 5.2系统软件调试 14 6系统功能、指标参数 15 6.1系统能实现的功能 15 6.2系统指标参数测试 15 7结论 19 8总结与体会 20 9参考文献? 21 附录1：相关设计图 22 附录2：元器件清单表 23 附录3：相关设计软件 25 1前言（绪论） 1.1课题设计的目的及其意义 随着科学技术的快速发展，人们对距离或长度测量的要求越来越高。由于超声波在介质中传播不易受干扰,方向性好,能量集中度高,传播距离远等特点经常被用于距离的测量,如测距仪和物位测量仪。超声波测距是一种传统而实用的非接触测量方法，是利用超声波在媒质中的传播特性来实现对非声学量的测定。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。在未来，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。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。这些控制系统核心部分就是超声波测距仪的研制。因此深入研究超声波的产生与传播规律、研究超声波测距系统的原理、研发高效率收发电路对于超声波检测技术的发展具有十分重要的现实意义。对本课题的研究与设计，能将所学到的知识用在实践中并有所创新和进步，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。这就是我们组设计超声波测距仪的目的和意义。 1.2本领域的研究历史及现状 近年来随着超声波技术研究的不断深入已广泛应用于各种工业领域，如工业自动控制，建筑工程测量和机器人视觉识别等方面。此外在材料科学、医学、生物科学等领域中也占据重要地位。目前在国内超声波测距仪的发展主要采用引进加仿制等手段，一般测量精度高，回波稳定。但是我国在该领域的发展相对国外还有很大差距，普遍存在产品性能指标低、仪表可靠性差、企业技术力量及装备差等问题。 国内外的学者在提高超声波测距方面做了大量的研究，影响超声波测距精度的因素包括所测的超声波传输时间和超声波在介质中的传播速度，其中传输时间的精度影响较大。许多人提出采用降低传输时间的不确定度来提高测量精度，目前，相位探测法和声谱轮廓分析法或者二者的结合是主要的降低传输时间不确定度的方法。厦门大学的童峰提出了一种回波轮廓分析法，该方法在测距中通过两次探测求取回波轮廓包络曲线来求得回波的起点，通过这种方法使测量精度有了很大的提高。意大利的Carullo等人介绍了一种自适应系统，发射特殊的波形来获得好的回波包络，设置一定的回波开启电平，并采用自动增益的控制放大器。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。 1.3课题主要内容和课题研究方案 本课题主要内容是设计一个超声波测距系统, 该系统是一种基于STC89C52单片机的超声波测距系统，它根据超声波在空气中传播的反射原理，以超声波传感器为检测部件，应用单片机技术和超声波在空气中的时间差来测量距离。该系统主要由主控制器模块、超声波发射模块、超声波接收模块和显示模块等四个模块构成。通过单片机的I/O口控制超声波发射电路发出40KHz的超声波，反射波经由超声波检测接收电路、放大电路送入单片机外部中断端，由于超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差，最终计算出超声波发生器到障碍物的实际距离,完成测距并在数码显示电路中显示。该系统可实现4米内测距，盲区20厘米。超声波测距电路可以由传统的模拟或者数字电路构建，但是基于这些传统电路构建的系统往往可靠性差，调试困难，可扩展性差，所以基于单片机的超声波测距系统被广泛的应用。我们组的课题研究方案根据设计要求并综合各方面因素，决定采用单片机作为主控制器，控制超声波的接收和发射，并用动态扫描法实现LED数字显示，超声波驱动信号用单片机