超聲波測距儀畢業(yè)設(shè)計簡介 (標準格式)

1、基于單片機的超聲測距儀設(shè)計專業(yè)：學號：姓名：指導教師：職稱：摘要本文詳細介紹了一種基于單片機的超聲波測距儀系統(tǒng)。該系統(tǒng)以空氣中超聲波的傳播速度為確定條件，利用反射超聲波測量待測距離。硬件部分采用AT89C52單片機作為計時及主控制器、主要有超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、溫度檢測電路、LCD顯示電路和報警電路。電路結(jié)構(gòu)簡單，低成本，操作方便，工作穩(wěn)定，測量精度高。在介紹了單片機性能和特點的基礎(chǔ)上，分析了超聲波測距的發(fā)展及基本原理，介紹了

2、傳感器的原理及特性，并由此提出了系統(tǒng)的總體構(gòu)成。并針對測距系統(tǒng)發(fā)射、接收、檢測、顯示部分的總體設(shè)計方案做了論證，給出了系統(tǒng)的硬件原理圖和軟件流程圖。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：單片機；超聲波；測距；AT89C52；CX20106一、引言一、引言距離是在不同的場合和控制中需要檢測的一個參數(shù)，測距成為數(shù)據(jù)采集中要解決的一個問題。就目前技術(shù)水平來說，人們可以具體利用的測距技術(shù)還十分有限，因此，隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展，超聲波技術(shù)將在測距儀中的應用越來越廣，

3、這是一個正在蓬勃發(fā)展而又有無限前景的技術(shù)及產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。展望未來，超聲波測距儀作為一種新型的非常重要有用的工具在各方面都將有很大的發(fā)展空間，它將朝著更高定位更高精度的方向發(fā)展，以滿足日益發(fā)展的社會需求[1]。采用超聲波測量大氣中的地面距離，是近代電子技術(shù)發(fā)展才獲得正式應用的技術(shù)，由于超聲測距是一種非接觸檢測技術(shù)，不受光線、被測對象顏色等的影響，在較惡劣的環(huán)境(如含粉塵)具有一定的適應能力。因此，用途極度廣泛[2]。例如:測繪地形圖，建造房屋

4、、橋梁、道路、開挖礦山、油井等，利用超聲波測量地面距離的方法，是利用光電技術(shù)實現(xiàn)的，超聲測距儀的優(yōu)點是：儀器造價比光波測距儀低，省力、操作方便。超聲測距儀在先進的機器人技術(shù)上也有應用，把超聲波源安裝在機器人身上，由它不斷向周圍發(fā)射超聲波并且同時接收由障礙物反射回波來確定機器人的自身位置，用它作為傳感器控制機器人等等。由于超聲波易于定向發(fā)射，方向性好，強度易于控制，它的應用價值己被普遍重視。二、超聲波測距儀原理二、超聲波測距儀原理與設(shè)計方

5、案與設(shè)計方案（一）超聲波測距基本原理（一）超聲波測距基本原理超聲測距方法有脈沖回波法、共振法和頻差法。其中脈沖回波法測距最為常用，它主要基于超聲測距回波信號的識別，多采用模擬方法，用電路來實現(xiàn)。圖2.1超聲測距原理圖如圖2.1所示，其原理是超聲傳感器發(fā)射超聲波，在空氣中傳播至被測物，經(jīng)反射后山超聲傳感器接收反射脈沖，測量出超聲脈沖從發(fā)射到接收的時間，在己知超聲波聲速獷的前提下，利用：即可計算得傳感器與反射點之間的距離S，測量距離當Sh時

6、，則d≈S即（公式2.1）（公式2.2）接收電路選用CX20106，這是一款紅外線檢波接收的專用芯片，常用于電視機紅外遙控接收器。到紅外遙控常用的載波頻率38kHz與測距超聲披頻率40kHz較為接近，考慮可以利用它作為超聲波檢測電路。實驗證明，其具有很高的靈敏度和較強的抗干擾能力。在實物的制作過程中，我們將用CX20106A這一型號代替CX20106A是索尼公司生產(chǎn)的彩電專用紅外遙控接收器，是CX20106的改進型，也可用于超聲波測試，

7、有較強的抗干擾性和靈敏度。CX20106A采用單列8腳直插式，超小型封裝，5V供電。管腳1是超聲波信號輸入端，其輸入阻抗約為40K；管腳2的R7C8決定接收器R的總增益，增大電阻R7或減小電容C8，將使放大倍數(shù)下降，負反饋量增大，電容C8的改變會影響到頻率特性，實際使用中一般不改動；管腳3與GND之間連接檢波電容C5考慮到檢波輸出的脈沖寬度變動大，推薦參數(shù)為3.3uF；管腳5上的電阻R6用以設(shè)置帶通濾波器的中心頻率，阻值越大，中心頻率越

8、低，取R2=200K時，中心頻率約為42KHZ；管腳6與GND之間接入一個積分電容C4，電容值越大，探測距離越短；管腳7是遙控命令輸出端，它是集電極開路的輸出方式，因此該引腳必須接上一個上拉電阻到電源端，沒接收信號時，該端輸出為高電平，有信號時則會下降；管腳8接5V電源。（二）單片機主機系統(tǒng)電路（二）單片機主機系統(tǒng)電路1.1.復位電路復位電路單片機在RESET端加一個大于20ms正脈沖即可實現(xiàn)復位，在系統(tǒng)上電的瞬間，RST與電源電壓同電

9、位，隨著電容的電壓逐漸上升，RST電位下降，于是在RST形成一個正脈沖。只要該脈沖足夠?qū)捑涂梢詫崿F(xiàn)復位。當人按下按鈕SWl時，使電容C1通過R1迅速放電，待SWl彈起后，C1再次充電，實現(xiàn)手動復位。2.2.時鐘電路時鐘電路當使用單片機的內(nèi)部時鐘電路時，單片機的XTAL1和XTAL2用來接石英晶體和微調(diào)電容。3.3.按鍵電路按鍵電路我們通過Pl.0來啟動測量，程序中通過查詢P1.0的電平來檢測是否按鍵被按下，在軟件中通過軟件延時來消除按鍵

10、的機械抖動。4.4.蜂鳴器電路蜂鳴器電路本次設(shè)計通過一只蜂鳴器來提示用戶按鍵按下了，現(xiàn)在單片機開始了測距。蜂鳴器是一塊壓電晶片，在其兩端加上35V的直流電壓，就能產(chǎn)生3KHz的蜂鳴聲，本設(shè)計通過單片機軟件產(chǎn)生3KHz的信號從P3.7口送到三極管9013的基極，控制著電壓加到蜂鳴器上，驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出聲音。5.5.溫度測量電路溫度測量電路由于超聲波的傳播速度V會受溫度、濕度、壓強等的影響，其中溫度的影響尤為嚴重。因此在測量精度要求高的場合，

11、應通過溫度補償對超聲波的傳播速度進行校正，以減小誤差。本系統(tǒng)采用DALLAS公司的DS18B20數(shù)字式溫度傳感器進行溫度測量，它所測量的溫度值用9位二進制數(shù)直接表示，這些值通過DS18B20的數(shù)據(jù)總線直接輸入CPU，無需AD轉(zhuǎn)換，而且讀寫指令、溫度轉(zhuǎn)換指令都是通過數(shù)據(jù)總線傳入DS18B20，無需外部電源.DS18B20數(shù)字溫度傳感器與AD590.LM35等溫度傳感器相比，具有相當?shù)臏y溫范圍和精度，溫度測量精確、不受外界干擾等優(yōu)點。6.L

12、CD6.LCD顯示電路顯示電路本設(shè)計采用LCD液晶顯示屏來顯示距離和溫度，具有體積小、功耗低、界面美觀大方等優(yōu)點，這里使用YB1602液晶屏，它具有16個引腳。7.7.電源電路電源電路電源電路采用普通可調(diào)電源供電，該電源不含穩(wěn)壓器，所以在設(shè)計中需要用穩(wěn)壓器進行穩(wěn)壓。我們選用LM7805來獲得穩(wěn)定的5V直流電壓。輸入電壓(21V)經(jīng)過7805的穩(wěn)壓輸出5V的電壓，圖中的D2為保護7805，防止電源極性接反損壞7805濾波電容采用100uF