单片机实习报告--超声波测距仪

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1、单片机应用实习实习报告院系名称：电气与信息工程学院专业班级：测控14-1学生姓名：王启迪学号：20141748指导老师：曲贵波张鹏黑龙江工程学院教务处制2016年6月实习任务书学生姓名王启迪院系电气与信息工程学院专业班级测控14-1指导教师姓名曲贵波张鹏职称副教授是否外聘□是否题目名称超声波测距仪一、设计的内容、目的和意义本次实习是有关于超声波测距仪的设计。在-正常测距中，通在测量方面，尤其工业，据了解，我国一些工业领域曾经使用过接触式测量仪，但普遍存在着这样一些问题，抗粉尘能力差，触点接触不良，经常失灵，误动作，不可调整，容易被杂物缠绕而误

2、报等缺点，工作不可靠，影响设备的正常使用。针对以上这些缺点。我们考虑研究一种非接触测量仪器。在信息化，现代化的时代，随着电子技术的发展，非接触测量出现了微波雷达测距，激光测距及超声波测距等。前几种方法由于技术难度大，成本高，一般仅用于军事工业，而超声波测距由于其科研技术难度相对较低，且成本低廉，适于民用推广。所以现在我们所见到一些测量仪基本上都是利用超声波来测距的。超声波作为一种检测技术，采用的是非接触式测量，此特点可使测量仪器不受被测介质的影响。这就大大解决了在粉尘多情况下，给人类引起的身体接触伤害，腐蚀性质的被测物对测量仪器腐蚀，触点接触

3、不良造成的误测情况。且对被测元件无磨损，使测量仪器牢固耐用，使用寿命加长，而且还降低了能量消耗，节省人力和劳动的强度。目前，对于超声波精确测距的需求也越来越大，如油库和水箱液面的精确测量和控制，物体内气孔大小的检测和机械内部损伤的检测等。在机械制造，电子冶金，航海，宇航，石油化工，交通等工业领域也有广泛地应用。此外，超声波测距在材料科学，医学，生物科学等领域中也占有着重要的地位。本次实习的目的是实现如何使用单片机制作出简单，价格低廉的超声波测距仪。二、设计的技术指标要求1.按下按钮能进行测距操作；2.能够实现数码管的动态显示，并显示超声波传感

4、器与被测物的距离；3.在超出测量范围时蜂鸣器响。摘要由于超声波指向性强，能量消耗较小，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。它是一种非接触式的检测方式，与其它方法相比，不受光线、被测对象颜色等影响。对于被测物处于黑暗、有灰尘、烟雾、有毒等恶劣的环境下有一定的适应能力。首先介绍了超声波测距的原理和方法。设计了以51单片机作为主控制器，用动态扫描法实现LED数字显示，超声波驱动信号用单片机的定时器完成。在介绍超声测距系统功能

5、的基础上，提出了基于单片机的超声波测距系统的总体结构。对测距系统发射、接收、检测、显示部分的总体设计方案进行了研究与设计。关键词：超声波测距51单片机定时器方案比较及选择方案一：一种单片化可重构的相位式激光测距仪相位式测距是利用一种遵循正弦规律连续变化的调制光波作为光源。测距仪从A点发射调制光波，到达B点反射器又反射回测距仪，经历了2D的路程，且有：式中：φ表示相位移；f是波的振荡频率；C为光波的速度；D为所测的距离。可重构测距系统的总体框图如图1所示，该系统主要由光电收发装置、外围模拟电路、单片化可重构自动数字测相电路、中央处理器、距离显以

6、及各数据通道、接口等组成。图1可重构测距系统框图(1)光电收发装置：主要用来发射和接收一种遵循正弦规律连续变化的调制光波——测距信号，它主要由电源、激光源、激光接收装置和光电转换电路组成。(2)外围模拟电路：完成光信号的调制、解调、放大和整形，主要由调制器和高频振荡器以及放大器等电路组成。(3)距离显示器：显示可重构自动数字测相电路输出的距离信息。(4)中央处理器：完成整个系统的协调工作，进行处理任务的调度，并可根据需要控制单片化自动数字测相电路的重构。(5)单片化可重构自动数字测相电路：是本课题设计的核心，本设计的整个体系结构是可重构的，各

7、个模块在多种测量模式下是可重用的。在微观上，该电路在测量过程中的参数可实时重构，比如可以实时地改变测尺频率，从而得到更高的测量精度和更快的测量速度。本测距系统采用的是美国Xilinx公司的XC6200系列FPGA细粒度结构的可重构处理器。方案二：基于51单片机的超声波测距仪超声测距大致有以下方法：(1)取输出脉冲的平均值电压，该电压(电压的幅值基本固定)与距离成正比，测量电压即可测得距离；(2)测量输出脉冲的宽度，即发射超声波与接收超声波的时间间隔。因此，被测距离为声速与时间间隔相乘的一半。本设计采用第二种方案。图2示意了超声波测距的原理，即

8、超声波发生器T在某一时刻发出的一个超声波信号，当超声波遇到被测物体后反射回来，就被超声波接收器R所接受。这样只要计算出从发生信号到接受返回信号所用的时间，就可算出超