超声波传感器测距离

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1、目录一、课程设计任务书2二．超声波传感器测距原理42.1超声波传感器42.2超声波测距原理概述5三．系统总体设计方案6四．系统的硬件结构设计84.1单片机最小系统原理概述84.2超声波发射电路144.3超声波检测接收电路144.4超声波测距系统的显示电路设计154.5PROTUES仿真硬件电路图15五．系统软件的设计165.1超声波测距仪的算法设计165.2程序流程图165.3主程序设计185.4定时中断服务子程序设计185.5超声波发生子程序和超声波接收中断程序设计19六．调试结果20七．系统误差来源及解决方案分析22八．收获体会23参考文献24附录一超声波测距电路原理图25附录二程

2、序清单26附录三元件清单3636一、课程设计任务书《智能仪器综合设计》课程设计任务书题目：超声波测距系统设计一、课程设计任务超声波测距主要应用于倒车雷达、建筑施工工地以及一些工业现场，如液位、井深、管道长度等场合。超声波测距的原理是，发射器发射出超声波，遇到被测物体后返回声波由接收器接收，测量出超声波发射和接收到回波的时间差，超声波波速与时间差乘积的一半即为被测距离。该超声波测距系统以AT89S52单片机为核心进行设计。二、课程设计目的通过本次课程设计使学生掌握：1）智能仪器的一般设计、实现方法；2）超声波传感器测距的工作原理；3）智能仪器设计的实际调试技巧。从而提高学生对智能仪器的设

3、计和调试能力。三、课程设计内容和要求1、掌握超声波传感器的测距原理，测量结果数显；2、根据超声波测距原理，设计超声波测距系统的硬件结构电路并画出原理图；3、用PROTUES对所设计的系统进行仿真；4、给出软件设计流程图；5、系统软硬件连调，给出该测距系统的性能指标，并对产生的误差进行分析。四、课程设计报告要求报告中提供如下内容：　　1、目录2、正文（1）课程设计任务书；（2）超声波传感器测距原理；（3）系统总体设计方案；（4）超声波测距系统硬件电路的设计，包含发射电路、接收电路和显示模块的设计，用PROTEL软件绘制硬件原理图并列出器件清单，用PROTUES仿真；（5）软件设计：程序流

4、程图及清单（子程序不提供清单，但应列表反映每一个子程序的名称及其功能）；（6）调试结果：各个关键点波形和实测数据组；（7）系统误差来源及解决方案分析；3、收获、体会4、参考文献36五、课程设计进度安排周次工作日工作内容第一周1布置课程设计任务，查找相关资料2熟悉智能仪器综合实验平台所提供的相关资源3完成总体设计方案4画出硬件原理图并进行仿真5完成硬件接线，编写程序并调试第二周1编写程序并调试2编写程序并调试3编写程序并调试及准备课程设计报告4完成课程设计报告并于下午两点之前上交5答辩本课题共需两周时间七、课程设计考核办法本课程设计满分为100分，从课程设计平时表现、课程设计报告及课程设

5、计答辩三个方面进行评分，其所占比例分别为20%、40%、40%。36二．超声波传感器测距原理2.1超声波传感器超声波是由机械振动产生的，可以在不同的介质中以不同的速度传播，其频率高于20KHz。由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播距离远，因而超声波可以用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。超声波测距是一种非接触式的检测电路，因而利用超声波检测距离，设计比较方便，计算处理也较简单，并且在测量精度方面也能达到要求。由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量。利用超声波检测距离，设计比较方便，计算处理也较简单，并且

6、在测量精度方面也能达到农业生产等自动化的使用要求。超声波发射器如今有两类，一类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波。电气方式包括压电型、磁致伸缩型和电动型等；机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。它们所产生的超声波的频率、功率和声波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前较为常用的是压电式超声波发生器。本系统选用的是压电式超声波传感器。它是利用压电效的应原理，压电效应有逆效应和顺效应，实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。超声波发生器它有两个压电晶片和一个共振板,当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。

7、反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收器了。发射器发出的超声波以速度υ在空气中传播，在到达被测物体时被反射返回，由由接收器接收，其往返时间为t，由s=vt/2即可算出被测物体的距离。由于超声波也是一种声波，其声速v与温度有关，表2.1列出了几种不同温度下的声速。在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的。如果测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法加以校