基于单片机的超声波测距系统毕业答辩要点解析.ppt

超声波测距仪的测量原理及实现方式 超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。（超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：s=340t/2）。只要测得超声波往返的时间，即可求得距离。这就是超声波测距仪的基本原理。 硬件电路的设计 测量装置利用单片机与HC-SR04超声波测距模块处理，最后通过LCD1602液晶显示器显示测量点与障碍物之间的距离。超声波测距仪主要由三个部分组成，包括STC89C52微控制器，HC-SR04超声波测距模块，LCD1602液晶显示器。 测距模块原理 超声波测距系统电路图及PCB示意图 实物图 系统软件设计 主程序首先是对系统环境初始化，设置定时器T0工作模式为16位定时计数器模式。置位总中断允许位EA并给显示端口P0和P1清0。然后调用超声波发生子程序送出一个超声波脉冲，为了避免超声波从发射器直接传送到接收器引起的直射波触发，需要延时约0.1 ms（这也就是超声波测距仪会有一个最小可测距离的原因）后，才打开外中断0接收返回的超声波信号。由于采用的是12 MHz的晶 振，计数器每计一个数就是1μs，当主程序检测到接收成功的标志位后，将计数器T0中的数（即超声波来回所用的时间）按式（2）计算，即可得被测物体与测距仪之间的距离，设计时取20℃时的声速为344 m/s则有：??d=(c×t)/2=172T0/10000cm (2)?其中，T0为计数器T0的计算值。????? 测出距离后结果将以十进制BCD码方式送往LED显示约0.5s，然后再发超声波脉冲重复测量过程。为了有利于程序结构化和容易计算出距离，主程序采用C语言编写。? * * 指导教师：张亚君 基于单片机的超声波测距系统设计与实现 班级： 1334班级 学生： 黄飞飞 学号：123404201016 论文的结构和主要内容 第一部分：介绍课题背景和意义 第二部分：超声波测距的原理及实现方式 第三部分：硬件电路设计 第四部分：系统硬件设计 第五部分：系统软件设计和调试 第六部分：收获与感想 背景：近年来，电子测量技术应用越来越广泛，超声波测距作为一种典型的非接触测量方法，具有的高精度、无损、非接触等优点，使得超声测距在很多场合得到了运用。 意义： 超声波测距是利用声波反射原理，避免传感器直接与介质接触，是一种传统而实用的非接触测量方法。与红外、激光及无线电测距相比，它具有结构简单、可靠性能高、价格便宜、安装维护方便等优异特性。在近距离范围内超声波测距具有不受光线、颜色以及电磁场的影响和指向性强的优点，对于被测物处于黑暗、有灰尘、烟雾、电磁干扰等比较恶劣的环境中有一定的适应能力。因此超声测距广泛应用于倒车雷达、机器人自动避障、地形地貌探测及一些工业现场等方面。 超声波测距系统的背景、意义 测距方式及超声测距的优势 常用测距方式 雷达测距、红外测距、激光测距、超声测距 超声测距的优势 （1）超声波对色彩和光照度不敏感，可用于识别透明及漫反射性差的物体，如玻璃、抛光体等等。 （2）超声波对外界光线和电磁场不敏感，可用于黑暗、有灰尘或烟雾、电磁干扰强、有毒等恶劣环境中。 （3）超声波传感器结构简单、体积小、费用低、技术难度小、信息处理简单可靠、易于小型化和集成化。 发射探头 接收探头 式中:L---两探头之间距离的一半.又知道超声波传播的距离为: 式中:v—超声波在介质中的传播速度; t—超声波从发射到接收所需要的时间. 当需要测量的距离H远远大于L时 由于超声波也是一种声波，其声速V与温度有关。V=331.5+0.607T、在使用时，如果传播介质温度变化不大，则可近似认为超声波速度在传播的过程中是基本不变的。如果对测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法对测量结果加以数值校正。可以添加温度补偿模块，一般采用DS18B20温度传感器测量现场温度（本实验系统忽略温度变动的影响）。取V为默认值340m/s，所以,只要需要测量出超声波传播的时间t,就可以得出测量的距离H. (1)采用IO口TRIG触发测距，给最少10us的高电平信呈。 (2)模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回； (3)有信号返回，通过IO口ECHO输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。测试距离S=(高电平时间T*声速V(340M/S))/2。 触发信号 模块内部发出信号 输出回响信号 10微秒 8个40K