超声波测距系统.docx

湖北省高等教育自学考试毕业论文 论文题目：超声波测距系统的设计 主考院校：武 汉 大 学 专 业：电 子 工 程指导老师：张 铮 老 师考生姓名：胡 林 刚 准考证号： 013511210450 2013 年 03 月 18 日 摘 要 论文的内容是基于 AT89C51单片机超声波测距系统的设计，主要是利用超声波的特点和优势，将超声波测距系统和 AT89C51单片机结合于一体。该系统采用软、硬件结合的方法，具有模块化和多用化的特点。 论文概述了超声波测距的发展及基本原理，对于系统的一些主要参数进行了讨论，并且在介绍超声波测距系统功能的基础上，提出了系统的总体构成。并对系统各个设计单元的原理进行了介绍。对组成各系统电路的芯片进行了介绍，并阐述了它们的工作原理。论文介绍了系统的软件结构，通过编程来实现系统功能。 该系统设计主要由主控制器模块、 超声波发射模块设计、 超声波接收模块、报警模块和显示模块等五个模块构成。这套系统抗干扰能力强、实时性良好， 经过系统扩展和升级，可以广泛应用于工业生产、医学检查、日常生活、无人 驾驶汽车、自动作业现场的自动引导小车、机器人、液位计等。关键字： 单片机、超声波、传感器、 LED、测距 目录 摘要 I 第1章：绪论 2 选题背景 2 设计意义 2 超声波测距系统在我国的发展 3 第 2 章 系统构成及工作原理 4 超声波简介与应用 4 系统的设计思路 4 系统的工作原理 5 第 3 章 系统硬件电路设计 7 单片机的选择 7 超声波测距发射电路的设计 9 超声波电路的设计 9 反相器 74LS04简介 10 超声波测距接收电路的设计 11 显示模块的设计 13 LED 数码管简介 14 报警模块的设计 14 时钟电路的设计 16 复位电路的设计 17 第 4 章 软件系统的设计 17 软件设计分析 17 系统软件设计 18 主程序 18 超声波产生子程序 19 第五章： 结论 21 参考文献 21 致谢 22 附录一 总电路图 23 附录二 程序 24 第一章 绪论 选题背景 随着科技发展的不断进步， 自动测量技术不断更新， 非接触式测量技术也有了长足的发展。在很多工控场合，测量的物体是不能够直接接触到的，或者 是测量物体不宜直接接触 , 这个时候就要用到非接触式的测量仪器。自物理学 上发现了压电效应与反压电效应之后，人们解决了利用电子学技术产生超声波 的办法，从此超声波技术得到广泛运用。而在超声波测量领域，尤其是在测距 领域，结合各种其他技术的应用，超声波测量变得十分普及。 超声波可用于非接触测量，具有超声波对色彩、光照度、外界光线和电磁场不敏感，不受光、电磁波以及粉尘等外界因素的干扰的优点，是利用计算超声波在被测物体和超声波探头之间的传输来测量距离的，对被测目标无损害。而且超声波传播速度在相当大范围内与频率无关。超声波的这些独特优点越来越受到人们的重视。 超声波测距方法相对于其他的测距方法有自己独特的优点。 相对于声波，超声波具有定向性好、能量集中、在传输过程中的衰减较小、反射能力较强等优势。 相对于光学方法，超声波的波速小，可以直接测量较近目标的距离， 纵向分辨率较高；对色彩、光照度、电磁场不敏感，被测物体处于黑暗，有灰尘，烟雾，电磁干扰，有毒等恶劣的环境有一定的适应能力。特别是在海洋勘测方面具有独特的优点。 超声波传感器结构简单，体积小，费用低，信息处理简单可靠，易于小型化与集成化。 随着科学技术的快速发展，超声波的应用将越来越广。但就目前技术水平 随着科学技术的快速发展，超声波的应用将越来越广。但就目前技术水平 来说，人们可以具体利用的超声波技术还十分有限，因此，这是一个正在蓬勃发展而又有无限前景的技术及产业领域。 1.2 选题意义 距离在很多场合和控制中需要实时检测，所以，测距就成为数据采集中重要的一环。尽管测距有多种方式，比如：激光测距、微波测距、红外线测距和超声波测距等。但是超声波测距不失为一种简单可行的方法。虽然超声波测距电路多种多样，可是有的电路复杂、技术难度大，有的调试困难，有的元件不易购买，这就在一些方面限制了超声波测距系统的应用。本设计的电路，成本低廉、性能可靠、所用元件易购，结合单片机的数据处理，电路实现容易，工作稳定可靠。 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。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单。超声波智能测距仪具有广泛 的实际用途，超声波测距仪广泛应用于生活、军事等各个领域，如施工建筑单 位对空间距离的测量、汽车倒车防撞系统、潜水艇的超声波探测定位系统。 超声波测距技术在社