【毕业论文】基于单片机超声波测距系统的设计与研究word文档（35页）

如英国超声波检测仪，重达，各单位积极开展试验研究工作，在些工程检测中取得了较好效果。

五十年代末六十年代初，国内科研单位进口了波兰产超声仪，并进行仿制生产。

随后，上海同济大学研制出型非金属超声检测仪，也是电子管式，仪器重约。

该仪器性能稳定，波形清晰。

但当时这种仪器只有个别科研单位使用，建工部门使用不多。

至七十年代中期，因无损检测技术仍处于试验阶段，未推广普及，所以仪器没有多大发展，仍使用电子管式，型仪器。

年，国家建委科技公司主持召开全国建筑工程检测技术交流会后，国家建委将混凝土无损检测技术列些规律变化，便可得到材料些性质与内部构造情况。

与传统超声技术完全不同，新超声技术具有以下特点在不破坏媒质特性情况下实现非接触性测量，环境适应能力强，可实现在线测量。

超声波简介根据声音频率不同，可分为很多种声波。

人能听见声音频率为，即为可听声波，超出此频率范围声音，即以下声音称为次声波，以上声音称为超声波。

它主要有以下特性声速特性超声波速度受介质温度压力等因素影响，但在相同外部环境下，超声波在同介质中传播速度是常数。

这是所有超声仪表进行测量基础。

反射特性超声波从种介质进入另种介质时，由于两种介质密度不同，在两种介质分界面，其传播方向会发生改变，其中部分折射入另种介质，另部分被反射回来。

当超声波从固体传播到液体或反过来时，声波因为传播介质密度相近而几乎全部折射当超声波从气体传播到固体或液体时，由于两种介质密度相差悬殊，声波几乎全部被反射，超声波测距仪充分利用了这特性。

衰减特性超声波在传播过程中，由于受介质和介质中杂质阻碍或吸收，声波强度会产生衰减。

超声波为直线传播方式，频率越高，绕射能力越弱，但反射能力越强，为此，利用超声波这种性质就可制成超声波传感器。

另外，超声波在空气中传播速度较慢，为，这就使得超声波传感器使用变得非常简单。

超声波检测简介超声波测量在国防航空航天电力石化机械材料等众多领域具有广泛作用，它不但可以保证产品质量保障安全，还可起到节约能源降低成本作用。

超声波与光波电磁波射线等检测相比，其最大特点是穿透力强。

超声波是种频率超过机械波。

超声波作为种特殊声波，同样具有声波传输基本物理特性反射折射干涉衍射散射。

超声波具有方向性集中振幅小加速度大等特点，可产生较大力量，并且在不同媒质介面传播，超声波大部分能量会反射。

利用超声波检测往往比较迅速，方便，易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用要求，主要应用于倒车雷达建筑施工工地以及些工业现场，例如液位井深管道长度等场合。

超声波在介质固体液体气体中传播时，利用不同介质不同声学特性对超声波传播影响来探查物体和进行测量技术称为超声检测。

当超声波以脉冲形式在介质中传播时，利用反射这性质，在多种介质中均有广泛用途。

例如在金属非金属中用来探测缺陷位置和性质，从而对钢板锻件焊缝混凝土人造石磨等进行探伤检验在水中，根据反射波可以探测潜水艇和鱼群，测量海底深度以及探查海底底层等在人体中则可以协助临床诊断疾病如肝脓肿肿瘤胆结石等和探测胎儿等。

利用超声连续波共振性质，可以测量高压容器锅炉轮船甲板等厚度或腐蚀程度，也可制成机械滤波器。

利用超声波哀减特性，可以研究或测量材料物理性质。

当超声波射到运动体时，利用多普勒效应，可以测量流速流量，探测心脏血管搏动等。

若将超声波作为载波传送些信号，则可制成水中电话水中遥测仪等，以进行水中通信。

利用超声波在固体，液体中传播速度远小于电磁波这特性，可制成超声延迟线和存储装置以及进行电视制式转换。

还可利用超声波检漏测量液位粘度硬度和温度等。

除此之外，声发射声成像技术包括声全息成像技术发展更大大丰富了超声检测内容。

超声波可在任何物体中传播，了解被测物体内部情况。

超声检测设备还具有结构简单，成本低廉优点，有利于工程实际使用。

近十几年来由于微机技术现代电子技术信号处理技术以及超声波产生和接收新技术发展，突破了常规超声检测限制，进步开拓了其适用范围。

单片机简介随着计算机技术发展，单片机技术已成为计算机技术中个独特分支，单片机应用领域越来越广泛，特别是在工业控制和仪器仪表智能化中扮演着极其重要角色。

单片机属于计算机个种类。

从应用领域来看，单片机主要用于控制，所以也称它为微控制器。

从单片机呈现给用户供应状态来看，单片机产品仅是块集成电路芯片，即它所有功能部件都是集成在块芯片上，所以称之为单片机。

单片机组成结构中包含运算器控制器，片内存储器个口串行口定时器计数器中断系统振荡器等功能部件。

图系列单片机封装图课题背景超声波发展趋势利用超声波作为定位技术是蝙蝠等生物作为防御和捕捉猎物生存手段，也就是由生物体发射不能被人们听到超声波以上机械波，借助空气或其它介质传播。

通过被待捕捉猎物或障碍物反射回来时间间隔长短和反射回来信号强弱来判断反射物类型及距离远近。

人类采用仿生学，人工发射出超声波。

目前，超声波已应用在民用及国防工业中。

例如用超声波探测海洋潜艇位置鱼群以及确定海底暗礁等障碍物形状及位置。

利用超声波在固体里传播时间确定物体长度以及超声波在固体里遇到障碍物界面上反射来确定物体内部损伤如裂缝气孔及杂质等位置，称之为无损探伤。

利用超声波测距辅助机器人确定机器人自身位置和环境识别，从而准确避开障碍物按照预先规划好行进方向行进来完成预定任务。

另外还应用于矿井探测液面探测建筑汽车报警等领域。

超声波测距是种非接触式检测方式，和红外激光及无线电测距相比，超声波测距有其不受光线影响，结构和操作简单，成本低等特点。

采用高精度视觉识别环境技术需要复杂信息处理，且体积较大，价格昂贵。

对于体积较小成本较低机器人，这些特点尤为突出，相比之下，超声波测距特点弥补了以上不足，在许多情况下能很好地完成探测任务。

就此而言，本课题研究是有定实际意义超声波检测发展我国无损检测技术是从无到有，从低级阶段逐渐发展到应用普及现阶段水平。

超声波检测仪器研制生产，也大致按此规律发展变化。

五十年代，我国开始从国外引进超声波仪器，多是笨重电子管式仪器。

如英国超声波检测仪，重达，各单位积极开展试验研究工作，在些工程检测中取得了较好效果。

五十年代末六十年代初，国内科研单位进口了波兰产超声仪，并进行仿制生产。

随后，上海同济大学研制出型非金属超声检测仪，也是电子管式，仪器重约。

该仪器性能稳定，波形清晰。

但当时这种仪器只有个别科研单位使用，建工部门使用不多。

至七十年代中期，因无损检测技术仍处于试验阶段，未推广普及，所以仪器没有多大发展，仍使用电子管式，型仪器。

年，国家建委科技公司主持召开全国建筑工程检测技术交流会后，国家建委将混凝土无损检测技术列子程序允许中断标志位清零显示结果秒开启图主程序流程图超声波发射中断程序超声波发生子程序作用是通过端口发送个左右超声波脉冲信号频率约方波，脉冲宽度为左右，同时把计数器打开进行计时。

超声波发生程序较简单，主要包括中断服务程序和中断服务程序，下面分别给出各自流程图。

保护现场重写开中断开启，返回图中断程序流程图取反关闭←开启外部中断返回图中断程序流程图超声波接收中断程序关闭计数器读取值置测距成功标志位为返回图超声波接收中断程序流程图超声波测距器主程序利用外中断检测返回超声波信号，旦接收到返回超声波信号即引脚出现底电平，立即进入中断程序。

进入该中断后就立即关闭计时器停止计时，并将测距成功标志字赋值。

如果当计时器溢出时还未检测到超声波返回信号，则定时器溢出中断将外中断关闭，并将测距成功标志字赋值以表示本次测距不成功。

显示子程序先进行动态显示初始化，将指针指向缓冲区首址，然后取显示位指针，取要显示数，再将数变成段码，然后将段码送段控制器，位码送位控制器，再延时，然后判断是否是最后位，是否显示完毕，没有话修改该缓冲区指针和位码。

动态显示初始化位选选通数码管读要显示数送位选码到数码管显示完毕位选字右移位修正地址指针返回图显示子程序流程图距离计算子程序首先得出距离计算公式，为了降低编写程序难度，将上式简化为，接着进行两字节无符号数乘法程序，然后调用两次四字节两字节无符号数除法程序最后将计算所得数转换成码以供显示。

将要计算数移入处理单元调用两字节无符号数乘法程序调用两次四字节两字节无符号数乘法程序将计算所得数转化成十进制码将码移入被显示单元返回图计算距离子程序结束语目前超声波测距已得到广泛应用，国内般使用专用集成电路根据超声波测距原理设计各种测距仪器，但是专用集成电路成本较高功能单。

而以单片机为核心测距仪器可以实现预置多端口检测显示报警等多种功能，并且成本低精度高操作简单工作稳定可靠。

本文简要介绍了利用系列单片机实现超声波测距原理以及实现方法。

单片机其卓越性能，本设计中得到了很好体现，尤其在检测，控制领域中，具有以下特点小巧灵活，成本低，易于产品化，它能方便地组装成各种智能测试，控制设备及各种智能仪器表。

可靠性好，适应范围广，单片机芯片本身是按工业测控环境要求设计，能适应各种恶劣环境，这是其它原件无法比拟。

易扩展，很容易构成各种规模应用系统，控制功能强。

单片机逻辑控制功能很强，指令系统有各种控制功能所用指令。

可以很方便地实现多机制分布式控制。

在个学期设计和学习当中，我逐步了解了整个设计内容和过程，并且学到了很多新东西。

通过对实际工程了解设计不但使我加深了对理论知识理解，对专业知识全面认识，更重要是将理论知识应用到了实践中，应用到了实际工程中，真正做到了学以致用理论与实践相结合。

同时，通过对设计中困难克服，也锻炼了我思考问题解决问题能力以及自学能力，在这次设计中我也对本专业前沿些知识和发展方向有了了解，开阔了我眼界扩大了我知识面，这些都将为我以后工作奠定良好基础。

在这次论文设计过程中，我学会了怎样