【毕业论文】基于单片机超声波测距仪的设计与实现word文档（40页）

最常用超声测距方法是回声探测法，本设计就使用这种方法。

超声波发射器向方向发射超声波，在发射时刻同时计数器开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物面阻挡就立即反射回来，超声波接收器收到反射回超声波就立即停止计时。

超声波在空气中传播速度为，根据计时器记录时间，就可以计算出发射点距障碍物面距离，即。

由于超声波也是种声波，其声速与温度有关。

在使用时，如果传播介质测目标距离与方位能够依据空间几何关系就能算出。

和提出了种对于输入超声波信号功率谱算法，该算法利用了信号进行傅里叶变换后功率谱密度中所包含信号特征确定回波前沿，更加精确确定渡越时间。

，和受蝙蝠在夜空中捕食启发，提出了种具有独特优点自适应超声成像聚焦系统，对超声成像中图象畸变消除有重要价值，提高超声图像分辨率通过使用重叠频率调制信号。

此使用了不同频率超声波。

基本理论基础是使用时间和频率信息并且通过改进算法来解决频域中合成干涉图，因此该超声成像系统在三维空间有高分辨率特点。

国内些学者也作了相关研究。

同济大学设计了基于伪随机码时延两步相关估计法。

该方法采用伪随机二进制信号序列作为发送信号，通过求互相关函数确定传播时间，由此达到非常高抗干扰能力。

引入还节约了用于计算互相关函数通常所必需乘法。

此外还设想并实现了个两步相关法以减少处理时间。

借助于数学分析阐述了生成，特点和参数选择。

这些思路在测量装置上得以实现。

通过用模拟噪声信号进行测试结果表明，测量装置具有很强抗干扰能力。

哈尔滨工业大学分为两次进行粗测距和精测距。

粗测距先大概估测测距范围，具体操作是先发送串超声波，回波信号在控制器计算分析处理。

根据处理结果设定尽可能合理鉴幅阂值。

精测距是在此基础之上控制器发送另串超声波，按照在粗测距中设定阂值，精测距中回波前沿被捕捉，实现精确测距目。

目前，超声技术和扩频通信技术结合在些方面已经得到了应用。

西北工业大学应用扩频原理设计了种液位测量系统，可控声源被使用在其中。

从国内外研究状况可以看出，影响超声波检测精度因素是测量超声波传输时间和超声波在介质中传播速度。

国内外研究成果使得超声波检测精度得到了提高，这些处理方法都得到了很好效果。

由于超声波也是种声波，其声速与温度有关。

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过程中是基本不变。

如果对测距精度要求很高，则应通过温度补偿方法对测量结果加以数值校正。

声速确定后，只要测得超声波往返时间，即可求得距离。

方案论证方案实现复杂可编程逻辑器件，是从和器件发展出来器件，相对而言规模大，结构复杂，属于大规模集成电路范围。

是种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能数字集成电路。

其基本设计方法是借助集成开发软件平台，用原理图硬件描述语言等方法，生成相应目标文件，通过下载电缆将代码传送到目标芯片中，实现设计数字系统。

由于此方法过于复杂，所以对于本课题不适合。

方案二模拟电路实现结合模拟电路些放大特性等来实现，其精确性比较高，在些电路中较常用，深广大用户喜爱，功耗小，质量高，使用方便，但价格较贵，对本次设计不易，而且可靠性差，比较复杂，控制不方便，所以此方法对于本课题不适合。

方案三数字电路实现通过数字电路些编码和解码特性来设计，但它精确度不高，容易出现些不良因数，识字电路虽然集成大于模拟电路但是控制还是不很方便。

所以不适合本设计要求。

方案四单片机实现系列单片机推广应用进步促进我国工业技术改超以及其他领域技术更新，自动化，小型智能化方向迈进并且系列为人们熟悉，市场占有高，开发系统多，单片机应用重要意义还在于它从根本上改变了传统控制系统设计思想和方法。

原来必须由模拟电路，数字电路实现大部分功能，现在已通过单片机由软件方法来实现了，因此超声波测距仪采用单片机为核心进行设计。

方案比较方案设计复杂，不易检查方案二设计不易控制方案三设计电路烦琐所以单片机以其电路简单，方便，成本低等优点，便于我们使用。

本设计使用单片机实现。

本设计相关说明根据设计要求并综合各方面因素，可以采用单片机作为主控制器，其中硬件部分主要由超声波发射和接收系统信号控制和处理系统以及信号输出和显示系统三个部分组成。

采用来实现对各个子模块控制。

单片机计数器乘以机器周期就是超声波所经历时间，再用时间乘以声速除以二就可以得到传感器与障碍物之间距离，并将距离在数码管上予以显示。

软件部分主要有主程序超声波发生子程序超声波接收中断程序及显示子程序。

具体硬件软件设计细节，将在本文第二章第三章和第四章中详细阐述。

基于单片机超声波测距系统基于单片机超声波测距系统，是利用单片机编程产生频率为方波，经过发射驱动电路放大，使超声波传感器发射端震荡，发射超声波。

超声波波经反射物反射回来后，由传感器接收端接收，再经接收电路放大整形，控制单片机中断口。

这种以单片机为核心超声波测距系统通过单片机记录超声波发射时间和收到反射波时间。

当收到超声波反射波时，接收电路输出端产生个低电平，在单片机外部中断源输入口产生个中断请求信号，单片机响应外部中断请求，执行外部中断服务子程序，读取时间差，计算距离，结果输出给数码管显示。

利用单片机计时准确，测距精度高，而且单片机控制方便，计算简单。

许多超声波测距系统都采用单片机控制方法。

最常用超声测距方法是回声探测法，本设计就使用这种方法。

超声波发射器向方向发射超声波，在发射时刻同时计数器开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物面阻挡就立即反射回来，超声波接收器收到反射回超声波就立即停止计时。

超声波在空气中传播速度为，根据计时器记录时间，就可以计算出发射点距障碍物面距离，即。

由于超声波也是种声波，其声速与温度有关。

在使用时，如果传播介质位连续测量方法研究西北硕士学位论文，李茂山超声测距原理及实践技术实用测试技术李忠杰数字式超声波位移测量仪研究仪器仪表与装置周元培超声波及应用北京人民邮电出版社，林书玉超声换能器原理及设计北京科学出版社，附录附录超声波测系统原理图附录二超声波测系统原理图安装图附录三超声波测系统原理图图附录四超声波测距仪产品图附录五元器件清单元件清单单片机个电阻开关个电容晶振三极管个个各个个导线若干附录六超声波测系统原理图语言原程序测目标距离与方位能够依据空间几何关系就能算出。

和提出了种对于输入超声波信号功率谱算法，该算法利用了信号进行傅里叶变换后功率谱密度中所包含信号特征确定回波前沿，更加精确确定渡越时间。

，和受蝙蝠在夜空中捕食启发，提出了种具有独特优点自适应超声成像聚焦系统，对超声成像中图象畸变消除有重要价值，提高超声图像分辨率通过使用重叠频率调制信号。

此使用了不同频率超声波。

基本理论基础是使用时间和频率信息并且通过改进算法来解决频域中合成干涉图，因此该超声成像系统在三维空间有高分辨率特点。

国内些学者也作了相关研究。

同济大学设计了基于伪随机码时延两步相关估计法。

该方法采用伪随机二进制信号序列作为发送信号，通过求互相关函数确定传播时间，由此达到非常高抗干扰能力。

引入还节约了用于计算互相关函数通常所必需乘法。

此外还设想并扬州市职业大学毕业设计论文设计论文题目基于单片机超声波测距仪设计系别专业班级姓名学号指导教师完成时间目录摘要绪论课题背景，目和意义现阶段本课题相关研究现状方案论证本设计相关说明基于单片机超声波测距系统硬件设计论文结构设计本章小结超声波测距仪发射与接收系统发射系统超声波发射器六位反向放大器超声波发射电路设计接收系统接收前置放大电路引脚注释超声波接收电路设计发射与接收系统产品装配本章小结信号处理控制与输出显示信号处理与控制微处理器介绍微处理器最小系统和复位电路输出与显示数码管显示原理数码管驱动显示原理信号处理控制与输出显示产品装配本章小结系统软件设计超声波测距仪算法设计主程序超声波发射子程序和超声波接收中断程序显示子程序本章小结电路调试及误差分析电路调试系统误差分析声速引起误差单片机时间分辨率影响展望设计本章小结结论致谢附录附录超声波测系统原理图附录二超声波测系统原理图安装图附录三超声波测系统原理图图附录四超声波测距仪产品图附录五元器件清单附录六超声波测系统原理图语言原程序基于单片机超声波测距仪摘要超声波是指频率在以上声波，它属于机械波范畴。

超声波也遵循般机械波在弹性介质中传播规律，如在介质分界面处发生反射和折射现象，在进入介质后被介质吸收而发生衰减等。

正是因为具有这些性质，使得超声波可以用于距离测量中。

随着科技水平不断提高，超声波测距技术被广泛应用于人们日常工作和生活之中。

本设计利用超声波在空气中传播速度以及在发射器障碍物和接收器之间传播时间计算出障碍物距离，通过个四位七段数码管显示出来。

系统设计主要包括两部分，即硬件电路和软件程序。

硬件电路主要包括单片机电路发射电路接收电路显示电路和复位电路等。

硬件电路以单片机为核心，并具有低成本微型化等特点。

软件程序主要由主程序预置子程序发射子程序接收子程序显示子程序等模块组成。

硬件电路和软件程序有序配合，完善了整个超声波测距系统。

关键词，超声波，测距仪，硬件，软件绪论课题背景，目和意义超声波测距是种传统而实用非接触测量方法，和激光涡流和无线电测距方法相比，具有不受外界光及电磁场等因素影响优点，在比较恶劣环境中也具有定适应能力，且结构简单，成本低，因此在工业控制建筑测量机器人定位方面得到了广泛应用。

但由于超声波传播声时难于精确捕捉，温度对声速影响等原因，使得超声波测距精度受到了很大影响，限制了超声测距系统在测量精度要求更高场合下应用。

距离是在不同场合和控制中需要检测个参数，测距成为数据采集中要解决个问题。

而由于超声波速度相对光速小多，其传播时间比较容易检测，并且易于定向发射，方向性好，强度好控制，因而人类采用仿真技能利用超声波测距