超声波测距论文

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1、单片机原理与应用技术课程设计报告（论文）题目：超声波测距（硬件）专业班级：电气工程及其自动化082班姓名：XXX时间：2月21日-3月11日指导教师:XXX2011年3月12H基于单片机控制的超声波测距课程设计任务书1.设计目的与要求设计出一个超声波测距仪，准确的理解有关要求，独立完成系统设计，要求设计的电路具有以下功能：（一）基本功能1.测距范围lcm-999cm2.测量精度lcm3.数码管直读显示（二）扩展功能1.可人工控制在一定范I詞内报警（三）编写设计报告1•设计内容（1）画出电路原理图，正确使用逻辑关系；（2）确定元器件及元件参数；（3）进行电路模拟仿真；（4）SCH文件

2、生成与打印输出;2.编写设计报告写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。3.答辩在规泄时间内，完成叙述并回答问题。1引言12总体设计方案12.1设计思路12丄1硬件部分设计思路12.2设计方框图23设计原理分析23.1与超声波模块联接电路的设计23.2显示输出电路的设计33.3与软件结合的设计思路51.心得体会5参考文献6附录1>C语言主程序72、汇编延时程序83、汇编超声发生程序8超声波测距电气082班郭思远摘要：本设计采用时间差测距原理，利用超肖波换能探头发射和接受超肖波，在9.99米的距离内通过单片机计数计算声速和时间的关系，并将结测距结果显示出來。具有体积小巧,快

3、速灵敏的特点，冇广泛的用途。关键词：超声波；声速；单片机；随着电子技术的发展，人们正处于信息时代，现在对物体测距要越来越高,向自动化方向发展，为此我们根据超声波的特性以及结合电子电路的一些基础知识做了一套可以探测距离的装置。由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质川传播的距离较远，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。该装置具有以下功能：灵敏迅速的测量出模块与障碍物之间的距离，测量精度能达到1cm。2总体设计方案2.1设计思路我们可以利用AT89C51发送40KHZ超声波脉冲，将这个脉冲通过超声波模块送到超声波发射头，再利用模块上的接收器收到反

4、弹回来是超声波，然后经过模块的滤波放大处理，送出一个下降沿电平，通过单片机INTO端口送到单片机进行软件处理计算，可得出时间t。再根据S=170(T-t)即可去求出物体的距离。然后另外软硬件设计是要结合起來进行的，首先根据要实现的功能进行硬件的选择，每选择一块硬件部分后都要考虑一下软件设计的思路考虑软件设计是否能够和它完成相应的功能，应该在设计要求的前提下尽量做到硬件电路简单，软件程序容易编写，这样才是最合理的方案。2.1.1硕件部分设计思路方案确立：首先是单片机正常工作的基本电路，根据实际情况，这里需要采用按键手动复位方式使单片机进入工作状态。而发送的40KHz的超声波要由单片机

5、软件产生，这里我们采用P1.0口结合软件，输出一段40KHz的超声波，模块输出口与单片机P3.2中断口联接，输出中断电平以实现超声波传播时间的计算。而距离显示模块采用串口通讯方式，P3.0和P3.1口后接74LS164与数码管组成的显示模块，用以显示距离值。2.2设计方框图模块联接示意图如下所示（超声波收发模块由市场成品提供）:超声波发送器超声波收发超声波模块接收器数码管显示电路AT89S51图1-1超声波测距总体电路结构框图3设计原理分析3」与超声波模块联接电路的设计由于超声波模块接口为4针排针，所以硬件电路的连接设计也要与其吻合,故采用4-PIN底座，以便于接口的对应和实验电路

6、板的安装调试。模块实物图如下所示：图1-2超声波模块实物图由于软件产生的40KHZ的波形有单片机P1.0送出，所以硬件电路方面P1.0端口应与超声波模块40KHz输入口联接，而超声波OUT口与单片机INTO口对应，供电部分则与单片机使用同一电源即可满足要求。详细电路图如下图所示:图1-2单片机板SCH线路图3.2显示输出电路的设计显示电路使用串口通讯静态显示方式，采用3个8位移位寄存器74LS164芯片与共阳极数码管连接，实现3位十进制数的显示，显示单位规定为厘米，以实现从1厘米到999厘米距离的显示，这样正好符合测距要求，精确度为1厘米，最远测距0.99米。在实际试验中，我们发现

7、由于受硬件条件的限制，超声波模块的发射功率很小，超过8米反弹回来的的声波即不再被接受，所以这里没有采用4个数码管做显示，这样可以在实现要求的基础上节约原材料，降低成本。数码管的发光电流一般为10ma左右，所以这里需要串联3个二极管分压，以保证数码管正常工作。显示部分电路图如下所示：图2・1数码管显示板SCH线路图3.3与软件结合的设计思路软件设计时，应满足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，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波