基于单片机的超声测距系统

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1、基于单片机的超声测距系统1绪论1.1课题设计目的及意义1.1.1设计目的伴随着科学技术的迅速发展，社会生产力的提高，人类社会的进步，距离测量工作的准确性和快速性，在生产、生活中的重要性日益彰显。传统的测量方式已经渐渐不能满足人们日益增长的生产生活需求，而做为新生的测量方法，超声波测距因其具有检测迅速、计算简单且测量精度高,实时控制性强，成本低廉,不受环境的限制,应用方便等特点，将在未来的测距工作中的应用得越来越广。而尤其是再结合计算机技术、自动化技术和工业机器人技术，超声波方法作为非接触检测和识别的手

2、段，已越来越引起人们的重视。本课题研究一种基于单片机的超声测距系统，利用价格低廉的单片机控制产生超声波在空气中发射和接收反射波，通过时间差来计算距离值的方法，方便简单，计算精确度较高，很具有代表性。由于是在空气中，所以本设计还具有适用性广相当有普遍性，值得我们深入仔细的研究。鉴于此种情景，通过此次设计研究巩固我所学的理论知识，加深对单片机工作原理和对超声测距原理的认识和理解；增强自身的设计动手能力，养成独自收集、分析资料、解决问题的能力，增加实践经验；学会独立完成工作，培养细心、认真、耐心的工作态度；

3、再次灵活掌握汇编指令和C语言的应用；综合运用所学知识，将理论知识应用到实践中；进一步熟悉对各种重要专业软件的运用。1.1.2设计的意义测距介质从电波延伸到光波、声波。由于各种介质的作用机理不同，适用场合有着很大差别，其中，激光、微波等根据其特性主要用在军事等要求较高的领域，而超声波则因为其指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，成本低廉，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因而得到了广泛的应用，特别是在移动机器人的研制上的应用。为了使移动机器人能自动避障行走，就必须装备测距系统，以使其及时

4、获取距障碍物的距离信息（距离和方向）。第42页，共42页基于单片机的超声测距系统而超声测距的特点很好的满足了这一要求。随着技术的发展，无庸置疑，超声测距与自动化智能化相结合，将在机器人避障、导航系统、机械加工自动化装配及检测、自动测距、无损检测、超声定位、汽车倒车、工业测井、水库液位测量等方面将有更加广泛的应用。而随着测距仪的技术进步，测距仪将从具有单纯判断功能发展到具有学习功能，最终发展到具有创造力。展望未来，超声波测距仪作为一种新型的非常重要有用的工具在各方面都将有很大的发展空间，它将朝着更加高定

5、位高精度的方向发展，以满足日益发展的社会需求，在新的世纪里，面貌一新的测距技术将发挥更大的作用。但就目前技术水平来说，人们可以具体利用的测距技术还十分有限，因此，这是一个正在蓬勃发展而又有无限前景的技术及产业领域，因此，设计研究好基于单片机的超声波测距系统的意义就显得非常重要了。1.2超声波的发展历史超声波顾名思义，即频率超过声音的一种声波，且是机械波，即由机械振动产生，在弹性介质中的传播，其振动频率在20OOOHz以上，超出人耳的听觉上限。超声波的波长较短，绕射小，能够成为射线而定向传播。超声波的频

6、率越高，与光波的某些特性(如反射、折射等)相似。由于超声波易于定向发射，方向性好，强度好控制，使其在检测技术中得到广泛的应用。从其发展的历史来看，从其产生到成熟应用经历一个漫长的阶段的，我们大致可以从以下两个方面加以认识和理解：1.2.1国际方面：19世纪末到20世纪初，在物理学上发现了压电效应与反压电效应之后，人们解决了利用电子学技术产生超声波的办法，从此迅速揭开了发展与推广超声技术的历史篇章。1922年，德国出现了首例超声波治疗的发明专利。1939年发表了有关超声波治疗取得临床效果的文献报道。20

7、世纪40年代末期超声治疗在欧美兴起，直到1949年召开的第一次国际医学超声波学术会议上，才有了超声治疗方面的论文交流，为超声治疗学的发展奠定了基础。1956年第二届国际超声医学学术会议上已有许多论文发表，超声治疗进入了实用成熟阶段。第42页，共42页基于单片机的超声测距系统1.2.2国内方面：国内在超声治疗领域起步稍晚，于20世纪50年代初才只有少数医院开展超声治疗工作，从1950年首先在北京开始用800KHz频率的超声治疗机治疗多种疾病，至50年代开始逐步推广，并有了国产仪器。公开的文献报道始见于1

8、957年。到了70年代有了各型国产超声治疗仪，超声疗法普及到全国各大型医院。40多年来，全国各大医院已积累了相当数量的资料和比较丰富的临床经验。特别是20世纪80年代初出现的超声体外机械波碎石术和超声外科，是结石症治疗史上的重大突破。如今已在国际范围内推广应用。高强度聚焦超声无创外科，已使超声治疗在当代医疗技术中占据重要位置。而在21世纪(HIFU)超声聚焦外科已被誉为是21世纪治疗肿瘤的最新技术。第42页，共42页基于单片机的超声测距系统2超声波测距简