超声波测距系统设计

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1、现代检测技术设计报告课题名称：超声波实时测距系统设计专业：班级：组员：指导教师：18摘要大三的第二学期我们学习了现代检测技术这门课，在徐老师的指导下我们对各种传感器技术的原理方法和应用以及新型的检测技术有了一定程度的了解和学习，并对其中位移检测技术做了进一步的学习研究。位移表示物体（或质点）在一定的方向位置移动，物体（或质点）做直线运动时的位移称为线位移，做旋转时的位移称为角位移。位移是机械量中最基本的参数，力、压力、速度、加速度、振动等许多物理量的测量方法都是以位移测量为基础的，因此位移的检测在工程中尤为重要。传统测位移方法包括应变式传感器测位移，光

2、电式传感器测位移，霍尔传感器测位移，电容式传感器测位移，光位移传感器测微仪，激光传感器测距，超声波传感器测位移等等。我们小组在明确学习方向后，对中长距离的测距方法包括激光测距、雷达测距以及超声波测距进行了系统研究和比对，并从中选取了超声波传感器，作为实验对象，经过对其原理、特点应用深化了解后，我们利用51单片机进行功能设计，完成了对其测距显示的功能，并完成无线上位机实时接收显示数据。从中对于传感器知识有了更详实真切的体会，也对于检测技术这门课程有了一个系统的认识。18目录摘要1一、概述31.1设计目的31.2长距离测距方法比对及选择31.3本文结构3二

3、、 超声波传感器系统学习42.1超声波传感器原理42.2超声波传感器常用电路52.3超声波传感器应用6三、超声波测距系统设计73.1系统整体说明73.2本组选用超声波测距模块73.3选用单片机103.4无线模块103.5LED灯提示设置113.6与微机连接以及上位机11四、部分源程序124.1超声波测距部分程序124.2uart初始化13五、硬件部分14六、实验结果156.1现将数据监控界面展示如下：156.2实验数据16七、总结177.1软硬件方面实验收获177.2现代检测技术认识177.3团队分工及课改认识1718一、概述1.1设计目的1、通过查找

4、资料、实验或仿真，了解并充分认识现代检测技术的各个环节；2、通过理论结合实践，使学生接受工程师的基本技能训练；3、开发和提高学生从事科学研究的能力。1.2长距离测距方法比对及选择在现代检测技术课上，老师为我们详细地讲解了在长距离测量方面的几种常见方法，在此基础上我们查阅资料，又做了进一步研究，现将几种方法归纳如下，并从中进行了一个筛选，找到一个便于实际动手操作同时能对于检测技术这门课能有系统深切认识的传感器进行系统研究。激光测距仪一般采用两种方式来测量距离：脉冲法和相位法。脉冲法测距的过程是这样的：测距仪发射出的激光经被测量物体的反射后又被测距仪接收，

5、测距仪同时记录激光往返的时间。光速和往返时间的乘积的一半，就是测距仪和被测量物体之间的距离。脉冲法测量距离的精度是一般是在+/-1米左右。另外，此类测距仪的测量盲区一般是15米左右。而雷达测量距离实际是测量发射脉冲与回波脉冲之间的时间差，因电磁波以光速传播，据此就能换算成目标的精确距离。超声波是一种频率比较高的声音,指向性强.超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。由此可见，超声波测距原理与雷达原理是一样的。通过对上面几种方法的综合对比，我们选

6、择了超声波测距的方法展开研究，因为其测距速度相对较慢，便于单片机的处理，同时通过对于它的学习，我们对于整个测距系统的构建也能有一个很好的认识。1.3本文结构18本文首先对于长距离测距方法做了系统比对研究，然后此基础上，我们选择了超声波传感器，完成其原理、电路及应用分析，接着我们分析了所设计的超声波实时测距系统各大模块以及硬软件介绍，我们作了比较准确的数据比对，最后是我们的总结，包括设计过程中的体会，对于检测技术课程的认识，以及存在的不足。二、 超声波传感器系统学习2.1超声波传感器原理人们能听到声音是由于物体振动产生的，它的频率在20HZ-20KHZ范

7、围内，超过20KHZ称为超声波，低于20HZ的称为次声波。常用的超声波频率为几十KHZ-几十MHZ。超声波是一种在弹性介质中的机械振荡，有两种形式：横向振荡（横波）及纵向振荡（纵波）。在工业中应用主要采用纵向振荡。超声波可以在气体、液体及固体中传播，其传播速度不同。另外，它也有折射和反射现象，并且在传播过程中有衰减。在空气中传播超声波，其频率较低，一般为几十KHZ，而在固体、液体中则频率可用得较高。在空气中衰减较快，而在液体及固体中传播，衰减较小，传播较远。利用超声波的特性，可做成各种超声传感器，配上同的电路，制成各种超声测量仪器及装置，并在通迅，医疗

8、家电等各方面得到广泛应用。超声波传感器是利用超声波的特性，实现检测的测量元件，也属于压电传感器