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的时间差，然后求出距离，式中的为超声波波速。

限制该系统的最大可测距离存在个因素超声波的幅度反射的质地反射和入射声波之间的夹角以及接收换能器的灵敏度。

接收换能器对声波脉冲的直接接收能力将决定最小的可测距离。

为了增加所测量的覆盖范围减小测量误差，可采用多个超声波换能器分别作为多路超声波发射接收的设计方法。

由于超声波属于声波范围，其波速与温度有关即。

因此在实现超声波测距的过程中我们需要测出传播时间及当前温度，这就需要软硬件共同电路采用简单实用的位共阴数码管，其中口接数码管的段选部分，因为选用的是共阴极数码管，因此只要是口输出低电平即可驱动位选，又因为口内部无上拉电阻故如果电路中不接上拉电阻那么口只可能输出低电平，这正好适合我们这部分电路的需要。

口接上拉电阻起到个驱动段选的作用然后再接到接数码管。

因此单片机系统显示电路如图所示超声波测距硬件设计图数码显示电路键盘电路图键盘电路在不同的系统中，键盘的数量有很大的差别。

但是根据本设计的需要，采用式键盘既能满足系统需要，又节省和键盘的数量。

式键盘的各个按键之间彼此是的，每个按键均连接单片机的根口。

超声波测距硬件设计式键盘的硬件接口电路简单，软件设计也比较方便，但由于每个按键均需要单片机的根口，因此，式键盘值适合于按键较少的场合。

式按键是直接用口线构成的单个按键电路，其特点是每个按键单独占用根口线，每个按键的工作不会影响其它口线的状态。

式按键电路配置灵活，软件结构简单，但每个按键必须占用根口线，因此，在按键较多时，口线浪费较大，不宜采用。

报警电路在本次设计中采用了光报警和声报警。

光报警采用的是不同颜色的发光二极管，声报警采用的是个蜂鸣器。

在连接到蜂鸣器之前，经过个三极管的放大。

报警部分的连线，如图所示。

图报警电路以上即为超声波测距的硬件电路部分。

另外在制作硬件的过程中要注意以下几点超声波测距硬件设计焊接电路板时，要注意电源线和地线，两者不能弄混，不可有短接的地方。

倘若有短接的地方时，下载模块上的红灯绿灯均熄灭。

接晶振时，要使晶振与单片机的管脚连接好，否则单片机无法下载程序，即使有程序也无法正常工作。

接报警灯蜂鸣器时要用到的限流电阻。

接时，要注意管脚的接法，要接的上拉电阻。

接数码管时，要注意数码管是共阴极型还是共阳极型，要弄清各个管脚的作用，可以用万用表侧量。

数码管显示要用驱动芯片或上拉电阻驱动，驱动时要驱动段选。

软硬件调试超声波测距仪的制作和调试，其中超声波发射和接收采用的超声波换能器发射和接收，中心频率为，安装时应保持两换能器中心轴线平行并相距，其余元件无特殊要求。

若能将超声波接收电路用金属壳屏蔽起来，则可提高抗干扰能力。

根据测量范围要求不同，可适当调整与接收换能器并接的滤波电容的大小，以获得合适的接收灵敏度和抗干扰能力。

在程序与硬件连调时下载模块红灯亮，绿灯不亮，说明没有装好下载模块所配套的驱动程序。

解决办法找到下载模块配套的驱动程序并安装。

下载时提示端口不存在，说明下载端口没有设置好。

解决办法右击我的电脑属性硬件设备管理器端口，查看的端口号并在下载软件中做相应设置。

下载时直提示上电，可能电源线地线没有连接好，晶振没有连接好，下载口没有连接好下载模块上的接单片机上的即第管脚，下载模块上的接单片机上的即第管脚。

解决办法用万用表检查电源线地线的连接，检查晶振是否接好，检查下载口连接是否正确。

下载时提示下载失败，可能是晶振频率不对或单片机没有响应。

解决办法检查晶振频率般使用，多试几次。

显示乱码，可能是使用的数码管类型与程序中的数码管类型不符，比如，硬件上使用是是共阴极数码管，但程序却是按共阳极数以用尺，远距离的有激光测距等，由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播距离远，因而超声波可以用于距离的测量。

利用超声波检测距离，设计比较方便，计算处理也较简单，并且在测量精度方面也能达到要求。

超声波测距适用于高精度的中长距离测量。

因为超声波在标准空气中的传播速度为米秒，由单片机负责计时，单片机使用晶振，所以此系统的测量精度理论上可以达到毫米级。

超声波发生器可以分为两类类是用电气方式产生超声波，类是用机械方式产生超声波。

本课题属于近距离测量，可以采用常用的压电式超声波换能器来实现。

超声波测距的原理般采用渡越时间法。

首先测出超声波从发射到遇到障碍物返回所经历的时间，再乘以超声波的速度就得到二倍的声源与障碍物之间的距离即。

其往返时间为，为超声波在空气中的传播速度根据设计要求并综合各方面因素，在本课题中采用单片机作为主控制器，用动态扫描法实现数字显示，超声波驱动信号用单片机的定时器完成，超声波测距器的系统框图如图所示图超声波测距系统原理框图超声波测距硬件设计方案论证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。

利用超声波检测距离，设计比较方便，计算处理也较简单，并且在测量精度方面也能达到使用要求。

超声波测距的原理是利用超声波的发射和接受，根据超声波传播的时间来计算出传播距离。

实用的测距方法有两种，种是在被测距离的两端，端发射，另端接收的直接波方式，适用于身高计种是发射波被物体反射回来后接收的反射波方式，适用于测距仪。

此次设计采用反射波方式。

超声波发生器可以分为两大类类是用电气方式产生超声波，类是用机械方式产生超声波。

电气方式包括压电型电动型等机械方式有加尔统笛液哨和气流旋笛等。

它们所产生的超声波的频率功率和声波特性各不相同，因而用途也各不相同。

另外测距仪的分辨率取决于对超声波传感器的选择。

超声波传感器是种采用压电效应的传感器，常用的材料是压电陶瓷。

由于超声波在空气中传播时会有相当的衰减，衰减的程度与频率的高低成正比而频率高分辨率也高，故短距离测量时应选择频率高的传感器，而长距离的测量时应用低频率的传感器。

根据设计要求并综合各方面因素，本文采用单片机作为控制器，用动态扫描法实现数字显示，超声波驱动信号用单片机的定时器来驱动。

总体方案设计由单片机编程产生的方波，由口输出，再经过放大电路，驱动超声波发射探头发射超声波。

发射出去的超声波经障碍物反射回来后，由超声波接收头接收到信号，通过接收电路的检波放大积分整形及系列处理，送至单片机。

单片机利用声波的传播速度和发射脉冲到接收反射脉冲的时间间隔计算出障碍物的距离，并由单片机控制显示出来。

该测距装置是由超声波传感器单片机发射接收电路和显示器组成。

传感器输入端与发射接收电路相连，接收电路输出端与单片机相连接，单片机的输出端与显示电路输入端相连接。

其时序图如图所示。

超声波测距硬件设计图时序图单片机在时刻发射方波，同时启动定时器开始计时，当收到回波后，产生负跳变到单片机中断口，单片机响应中断程序，定时器停止计数。

计算时间差，即可得到超声波在媒介中传播的时间，由此便可计算出距离。

另外由于超声波受温度的影响比较大，因此为了提高测量的精度我在这里加入了温度补偿装置，利用测的当前温度值，在根据温度与超声波传播的速度之间的关系计算出实际在空气中传播的速度，从而来计算实际的距离。

在设计中还加入了报警装置，当测量的距离过长或过短报警器就会发出蜂鸣声并有指示灯指示是过长还是过短。

单片机测距原理单片机发出超声波测距是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射和接收回波码管编写的。

解决办法更改程序，使两者配套。

硬件电路制作完成并调试好后，便可将程序编译好下载到单片机试运行。

根据实际情况可以修改超声波发生子程序每次发送的脉冲宽度和两次测量的间隔时间，以适应不超声波测距硬件设计同距离的测量需要。

根据所设计的电路参数和程序，测距仪能测的范围为，测距仪最大误差不超过。

系统调试完后应对测量误差和重复致性进行多次实验分析，不断优化系统使其达到实际使用的测量要求。

参考文献袁易全近代超声原理及应用南京南京大学出版社，刘升平，王剑，葛红等超声波测距系统的开发与研究计算机工程与应，张健，李钢等超声波测距系统的研究与设计合肥工业大学学报，胡汉才单片机原理及其接口技术北京清华大学出版社，张毅刚单片机原理及应用高等教育出版社，王福瑞单片机测控系统设计大全北京北京航空航天大学出版社，附录原理图图原理图超声波测距硬件设计图图图仿真图图仿真图超声波测距硬件设计元器件列表表元器件列表序号代号名称序号代号名称序号代号名称晶振黄色按键绿色开关蓝色红色蜂鸣器四位共阴极数码管结束语俗话说好的开始是成功的半。

通过这次实习，我们学到了很多东西。

在进行课程设计时，我们应该做到以下三点首先，我认为最重要的就是认真的研究老师给的题目。

其次，在老师讲解的基础上认真研究硬件电路的设计，和软件流程的设计。

最后，重点实现软硬结合的综合调试。

这次的设计算起来共进行了三个月，在这几个月的时间里我们进行了硬件电路图设计，以及软件的编程实现，软硬件的综合调试。

最终个完整的课程设计成果出来了，很高兴它能按着设计的思想与要求运作起来。

当然，这其中也有很多问题。

但就实现功能来说，设计结果能够符合题意，成功完成了此次实习要求，我们不只在乎这结果，更加在乎的，是这个过程。

这个过程中，我们花费了大量的时间和精力，更重要的是，我们在学会创新的基础上，同时还懂得合作精神的重要性，学会了与他人合作。

在已度超声波测距硬件设计过的大学时间里，我们大多数接触的是理论课。

我们在课堂上掌握的仅仅是专业课的理论知识，如何去锻炼我们的实践能力如何把我们所学的专业基础课理论知识运用到实践中去呢我想做类似实习就为我们提供了良好的实践平台。

同时这次实习给我们带来前所未有的的启发首先，查阅资料的必要性。

在做本次实习的过程中，我感触最深的当属查阅大量的设计资料了。

为了让自己的设计更加完善，查阅这方面的设计资料是十分必要的，同时也是必不可少的。

其次，在这次课程设计中，我们运用到了以前所学的专业课知识，如模拟和数字电路知识等。

虽然过去从未应用过它们，但在学习的过程中带着问题去学我发现效率很高，这是我做这次课程设计的又收获。

再次，在设计之前，我们要对所用单片机的内部结构有个系统的了解，知道该单片机内有哪些资源要有个清晰的思路和个完整的的软件流程图在设计程序时，不能妄想次就将整个程序设计好，反复修改不断改进是程序设计的必经之路要养成注释程序的好习惯，个程序的完美与否不仅仅是实现功能，而应该让人看就能明白你的思路，这样也为资料的保存和交流提供了方便在实习过程中遇到问题是很正常的，但我们应该将每次遇到的问题记录下来，并分析清楚，以免下次再碰到同样的问题。

但是从中学到的知识会让我受益终身。

发现提出分析解决问题和实践能力提高都会受益于我在以后的学习工作和生活中最后，我们在这次设计中我们使用了分模块焊接，分模块测试的方法进行硬件电路的焊接和测试，这是我们最宝贵的收获，这样做可以避免走很多弯路。

使得调试也条理分明。

总体上说，这次实习中收获很多，感触也很多。

致谢本设计的完成是在指导老师毛翠丽的细心指导下进行的。

在每次设计遇到问题