【精品】超声波发送接收论文

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1、电子综合设计实验报告课程：电子综合设计实验项目：超声波测距学期：2011〜2012第一•学期学院：电子信息与自动化学院专业：电子信息工程班级：109070201班姓名：学号：指导教师：电工电子技术实验中心一、摘要3二、设计任务和性能指标42.1设计任务42.2性能指标4三、设计方案5四、系统硬件设计74.1超声波发射电路74.2超声波检测接收电路84.3单片机最小系统94.4显示电路104.4+5V电源电路10五•系统软件设计11六•调试及课差分析116.1调试步骤136.2误差分析14七.心得体会16参考文献16附录1程序清单17附录2仿真图、原理图及PCB制版图17附录

2、3CX20106A中文资料21一、摘要超声波具有精度高，速度快，指向性强，能量消耗缓慢，传播距离较远等优点，所以，在利用传感器技术和自动控制技术相结合的测距方案屮，超声波测距是冃前应用最普遍的一种，它广泛应用于防盗、倒车雷达、水位测量、建筑施T工地以及一些工业现场。本文介绍了基于AT89S52单片机的超声波测距方案，由74LS04及CX20106A组成的超声波发送和接收电路，同时用LCD1602液晶显示所测数据，以及单片机最小系统构成了超声波测距模块。主要阐述了超声波的駛件电路构成，工作原理,软件设计方法以及误差分析。该系统硬件结构简单，工作可靠，能够清晰的显示被测距离，并

3、且具有良好的灵敏度和精确度。二、设计任务和性能指标2.1设计任务利用单片机(AT89S52)及外围接口电路设计制作一个超声波测距仪黠，用LCD1602把测距仪距被测物的距离显示出來。画出系统的电路原理图，卬刷电路板,绘岀程序流程图，并给出程序清单。2.2性能指标1.距离显示：用四位LED数码管进行显示(精度是CM)。2.测距范围：0.5M到4M之间。3.测量时与被测物体无直接接触，并能清晰显示测量结果。三、设计方案3.1设计方案一采用锁相环频率合成技术，也可以实现我们所需要的超声波测距仪。具体方案如卜•：首先通过频率合成技术产生超声波所需要的频率，在通过信号线将采用锁频率相

4、合成技术得到的频率引到超声波的发射头上，这样就可以实现超声波测距。它的优点就是工作频率可调，也可以达到很高的频率分辨率；缺点是要求使用的滤波器通带可变，实现很困难。它的原理如图3.3所示：图3.3超声波原理图综上所述，因此选择第一种设计方案。按照系统设计的功能的要求，初步确定设计系统由单片机主控模块、超声波发射模块，超声波接收模块、显示模块共4个模块组成。主控芯片使用51系列STC89C52单片机，该单片机工作性能稳定，同时也是在单片机课程设计中经常使用到的控制芯片。本设计在接受模块采用了由索尼公司生产的CX2016A红外接收芯片来实现超声波的接收。CX2016A是一款红外

5、线检波接收的专用芯片，常用于电视机红外遥控接收器。考虑到红外遥控常用的载波频率38KHz与测距超声波频率40KHz较为接近，可以利用它作为超声波检测电路。实验证明其具有很高的灵嫩度和较强的抗干扰能力。同时通过改变部分参数来改变接受电路的灵敏度和抗T扰能力，所以我们采用该芯片作为接收模块主要纽•成部分。发射电路主要采用差分放大电路来实现的，由反相器74LS04和超声波发射换能器T构成，输出的40kIk的方波信号一路经一级反向器后送到超声波换能器的一个电极，另一路经两级反向器后送到超声波换能器的另一个电极，用这种推挽形式将方波信号加到超声波换能器的两端。之所以采用该方案是因为通

6、过差分放大电路可以提高超声波的发射强度，进而增加了发送距离，最终扩大了设备的测量范围。3.2设计方案二采用单片机来控制的超声波测距仪是先由单片机产生一个信号，经过信号线,把信号引入到与超声波发射器相连的信号引脚上，再由超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气屮传播，途屮碰到障碍物就立即返冋来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s,根据计时器记录的时间t,就可以计算出发射点距障碍物的距离(s),即:D=CT/2(3.1)原理框图如3-1所示：超声波发射模块单片机主控模块(STC89C52)超声波接收模块显

7、示模块图3.1采用单片机来控制的超声波测距仪3.3方案设计三采用CPLD来控制的超声波测距仪，主要是在软件上运用VHDL(VeryHighSpeedIntegratedCircuitHardwareDescriptionLanguage)编写程序使用MAX+plusII软件进行软硬件设计的仿真和调试，最终实现测距功能。使用木方案的优点在于在超声波测距仪设计中采用的是MAX7000S系列中的EPM7128SLC84-15的CPLD器件，其最高频率可达175.4MHz,可用于组合逻辑电路、时序逻辑电路、算法、双端口RA