超声波测距仪设计 毕业设计

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1、超声波测距仪设计摘要在空气介质中，超声测距传感器因其性能好，价格低廉、使用方便，在现场机器人定位系统、车辆自动导航、车辆安全行驶辅助系统、城市交通管理和高速公路管理监测系统，以及河道、油井和仓库及料位的探测中都有应用。由于超声波传播不易受干扰，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，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。为此，深入研究超声波的产生与传播规律、开发高性能超声波换能器及其收发电路，对于超声波检测技术的发展具有十分重要的现实意义。本设计介绍了基于单片机控制的超声测距仪的原理：由AT

2、89C51控制定时器产生超声波脉冲并计时，计算超声波自发射至接收的往返时间，从而得到实测距离。并且在数据处理中采用了温度补偿的调整，用四位LED数码管切换显示距离和温度。整个硬件电路由超声波发射电路、超声波接收电路、电源电路、显示电路等模块组成。各探头的信号经单片机综合分析处理，实现超声波测距仪的各种功能。在此基础上设计了系统的总体方案，最后通过硬件和软件实现了各个功能模块。相关部分附有硬件电路图、程序流程图，给出了系统构成、电路原理及程序设计。此系统具有易控制、工作可靠、测距准确度高、可读性强和流程清晰等优点。实现后的作品可

3、用于需要测量距离参数的各种应用场合。关键词：AT89C51；超声波；测距；电路43目录摘要1目录1第一章超声波测距系统的设计与实现21.1概述21.2课题研究背景与意义21.2.1课题研究背景21.2.2课题研究意义2第二章超声波的介绍及超声波测距的原理32.1超声波介绍32.1.1什么是超声波32.1.2超声波的特性42.1.3超声波的应用52.2方案设计和选择62.2.1超声波传感器62.2.2超声波传感器的原理及结构62.2.3超声波传感器的频率特性72.3超声波测距原理82.4超声波测距误差分析102.4.1影响测量精

4、度的因素10第三章系统硬件设计123.1硬件电路设计123.1.1单片机最小系统控制模块设计与比较123.1.2单片机实现测距的原理123.2系统结构设计123.3AT89C51单片机简介133.3.1AT89C51单片机的功能133.3.2AT89C51单片机主要特性143.3.3AT89C51管脚说明153.4超声波发射器电路163.5超声波检测接收电路173.6LM7805端稳压集成电路18433.6.1LM7805介绍183.6.2LM7805的特点183.6.3LM7805的实际应用193.7LM567锁相环193.

5、7.1LM567的概述193.7.2LM567的功能叙述193.7.3LM567主要参数193.8LM7805电平转换电路203.9AT89C51复位电路203.10显示电路21第四章系统软件设计224.1主程序流程224.2子程序设计234.2.1超声波发送子程序及超声波接收中断子程序234.2.2测温子程序254.2.3距离计算子程序26总结28致谢29参考文献30附录超声波测距电路原理图3143第一章超声波测距系统的设计与实现1.1概述从技术上看，超声波测距系统在上个世纪70年代已经实用化，从70年代末期开始广泛应用于生

6、产领域。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，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在工农业生产上到了广泛的应用。1.2课题研究背景与意义1.2.1课题研究背景超声波是指频率在20kHz以上的声波，它属于机械波的范畴。近年来，随着电子测量技术的发展，运用超声波作出精确测量已成可能。随着经济发展，电子测量技术应用越来越广泛，而超声波测量精确高，成本低，性能稳定则备受青睐

7、。超声波是指频率在20kHz以上的声波，它属于机械波的范畴。超声波也遵循一般机械波在弹性介质中的传播规律，如在介质的分界面处发生反射和折射现象，在进入介质后被介质吸收而发生衰减等。正是因为具有这些性质，使得超声波可以用于距离的测量中。随着科技水平的不断提高，超声波测距技术被广泛应用于人们日常工作和生活之中。一般的超声波测距仪可用于固定物位或液位的测量，适用于建筑物内部、液位高度的测量等。1.2.2课题研究意义由于超声测距是一种非接触检测技术，不受光线、被测对象颜色等的影响，较其它仪器更卫生，更耐潮湿、粉尘、高温、腐蚀气体等恶劣

8、环境，具有少维护、不污染、高可靠、长寿命等特点。因此可广泛应用于纸业、矿业、电厂、化工业、水处理厂、污水处理厂、农业用水、环保检测、食品（酒业、饮料业、添加剂、食用油、奶制品）、防汛、水文、明渠、空间定位、公路限高等行业中。可在不同环境中进行距离准确度在线标定，可直接用于水、