五接收及信号处理电路方案论证确定 六通信接口电路方案论证确定 四系统调试 印刷电路板设计制作及硬件调试 二测试仪器 五结论 六总结与体会 七谢辞 附录 参考文献 四川师范大学成都学院本科毕业设计 绪论 称帧。帧信息的传送有起始位开始，停止位结束。 起始位是个逻辑，占用位的时间，用来通知收信方个新的字 符的到来。线路上在不传送期间，线路电平应该直保持为逻辑。接收方不断检 测线路上的状态，如果连续检测到逻辑之后，又检测到逻辑，就断定开始发来 个新的字符，立刻准备接收数据。字符的起始位还被用来同步接收方的时钟， 以保障后面的接收能够按照正确的节奏和正确的检测时刻进行。大学成都学院本科毕业设计 精密超声波测距仪的设计与实现 学生指导教师 内容摘要本文详细介绍了基于单片机的具有温度补偿的高精度超 声波测距仪的硬件及软件设计。它利用产生的脉冲信号并转 换成超声波发射，当超声波遇障碍物后返回，经超声波接收传感器接收返回信号 送至的模块，得到超声波的传播往返时间。即可实现对距离的 测量。但由于超声波是种声波，其传播速度和环境温度有密切关系，当温度变 化时声速也变化，导致测量不准确。为提高测量的准确性就必须采用温度补偿。 即用数字温度传感器测量环境温度，通过获取当前环境下 温度的采样值，根据当前环境下的温度查找出与之对应的超声波速度。即可精确 计算出距离，送显示温度速度和距离，或通过串口与机相连实现人 机交互。 关键词高精度单片机超声波温度传感器 大学成都学院本科毕业设计 大学成都学院本科毕业设计 目录 绪论 超声波的基本概述 二超声波测距的设计方案论证 三设计背景及工作原理 二系统总体设计要求及方案确定 超声波测距仪的分析运用 二超声波测距仪的硬件设计总揽 三超声波测距方法的设计方案论证 四超声波传感器的选择 五异步串行通信协议和接口规范 三系统电路设计要求及方案确定 主控制芯片的选择 二测温补偿电路方案论证确定 , , , , , , , , 大。设此时的超声波传播速 度为标准用时为 得出的用时为四川师范大学成都学院本科毕业设计 当样距为时，即时，。测量得出的距 离误差 当样距为时，即时，。测量得出的距 离误差 方案二温度补偿法简介 我们知道，超声波的传播速度受环境的影响，特别是环境温度对超声波传播 速度的影响最大。如在摄氏度时其传播速度为，在摄氏度时其传 播速度为，在摄氏度时其传播速度为。 由于超声波传播速度与环境温度有以下关系  式中为摄氏温度，为在该温度下的超声波传播速度单位为。当温度 知道的情况下，通过该式就可以知道该温度下超声波的传播速度了。这就是温度 补偿法。 可行性分析 根据式子在中建温度速度表温度速 度表精确到小数点后位，由温度传感器输出的温度去查表，便找到了在该温度 下的超声波传播速度，再由便可以得出被测量距离。 设环境温度为摄氏度，此时超声波传播速度为 测量的距离用时 取 设温度传感器给出的温度为摄氏度,得出超声波传播速度为 速度误差为 测量产生的距离误差，价四川师范大学成都学院本科毕业设计 格也相对较便宜。由此方案二为本设计的最佳方案。 五异步串行通信协议和接口规范 串行通信是指把个数据字逐位顺序分时进行的传输方式。其突出优点是需 要数量很少的传输线，特别适合远距离传输。对于单片机而言，串行通信的另 个重要优点就是，需要占用的引脚资源较少。单片机内部的模块 具有异步和同步通信能力。其异步通信能力主要用于与其他计算机系统或单片机 系统进行远程通信，而同步通信能力主要用于本单片机电路系统之内的片外器件 串行扩展。本设计是利用了的模块的双向异步串行通信方式与计算机 系统进行远程通信的。 异步通信方式 在线路上，异步传送的数据是以字符为单位来传送的即面向字符。其特点 是数据在线路上的传送，各个字符可以是断续的，也可以是连续的，这完全由发 送方根据需要来控制。另外，在异步传送时，起同步作用的时钟脉冲，并不传送 到接收方，即收发双方各自使用自己的时钟源，来控制发送的速率和接受的检测 采样时刻。为了克服数据传输时，双方时钟的不致性以及时钟偏差的积累 而引起数据接受的，异步传送过程中采用了两项技术是通信双方在通信 速率，每个字符的总长度上，必须要做预先的约定二是接受方需要采用字符再 同步技术，即每接受个字符都要进行次起始位的识别和定位。 从物理线路的连接上看，进行异步通信的双方之间的连线，只有信息传输线， 而没有时钟传输线。 由于字符的发送是随机进行的，因此，对于接受方来说就是个判断何时有 字符送来，何时是个新的字符开始的问题。所以，在异步通信过程中， 必须预先规定种双方认可的信息格式，即每个字符的信息格式由四个部分组成 起始位，数据位串，奇偶校验位和停止位。这样组信息就被称为个数据帧或 简为 四川师范大学成都学院本科毕业设计 设温度传感器给出的温度为摄氏度，得出超声波传播速度为 速度误差为测量产生的距离误差为 综上所述采用方案标准样距测量法操作不便，测量误差大，可行性差， 不满足设计要求。采用方案二温度补偿法测量出的距离精度高，使用方便。由此 选择方案二实为测距的理想方案 四超声波传感器的选择 以超声波作为检测手段，必须产生超生波和接收超声波。完成这种功能的装 置就是超声波传感器，习惯上称为超声波换能器或超声波探头。超声波传感器有 发送器和接收器，但个超声波传感器也可具有发送和接收声波的双重作用。超 声波传感器是利用压电效应的原理将电能和超声波相互转化。 方案采用型传感器，此传感器参数如下 表型传感器参数 零件号码 中心频率 择向性 敏感最小 操作温度 方案二采用型传感器，此传感器的方向图和参数如下 表型传感器参数 零件号码 中心频率 择向性 敏感最小 操作温度 综上所述从上面的表中的数据我们可以看出的敏感性更好，更容 易接收信号，再加上为通用型传感器，在购买方面也比较容易 气体固体界面。利用超声波在异质界面上发生的反射特性，获得从异质界面反射 回来的反射波，通过仪器内部的电路处理从而达到探测距离的目的。 二超声波测距的设计方案论证 测量距离的方法有很多种，短距离的可以用尺，远距离的有激光测距等。但 传统距离测量方式在些特殊场合存在不可克服的缺陷。例如，液面测量就是 种距离测量，传统的电极法是采用差位分布电极，通过给电或脉冲来检测液面高 度，电极长期浸泡在水里或其他液体中，极易被腐蚀电解，失去灵敏性。 超声测距是种非接触式的检测方式。与其它方法相比,它不受光线被测 对象颜色等影响。