基于单片机的超声波测距电路的研究论文

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1、基于单片机的超声波测距电路的研究毕业论文目录设计总说明：.3ABSTRACT:.5第一章：超声波测距原理论述71.1超声波介绍71.2超声波测距系统概述91.3超声波测距的基本原理111.4本课题的内容和任务12第二章AVR单片机介绍132.1ATmega16结构框图162.2AVRCPU内核192.3AVRATmega16存储器。192.4AVRATmega16系统时钟192.5系统控制和复位202.6看门狗定时器202.7ATmega16的中断向量（外部中断）202.8具有PWM功能的8位定时器/计

2、时器212.9比较输出模式和波形产生222.10T/C0与T/C1的预分频器242.11串行外设接口－SPI242.12串行外设接口－USART252.13模数转换器252.14JTAG接口和片上调试系统26第三章硬件电路的设计26633.1电源电路设计263.2复位电路设计273.3时钟电路设计273.4数码管显示电路283.5报警电路设计303.6温度补偿电路313.6.1温度计算333.6.2DSl820工作过程命令333.6.3时序333.6.4写时间隙343.6.5读时间隙343.6.6多路测

3、量343.7在线通信电路设计35第四章，超声波发射电路及接收电路的设计364.1超声波发射电路364.1.1压电陶瓷超声波传感器介绍364.1.2发射电路原理图分析384.2超声波接收电路394.2.1LC震荡选频电路设计：394.2.2比较电路的设计404.2.3接收电路原理图分析40第五章软件设计435.1主程序流程图435.2发射子程序设计445.3温度测量子程序445.4测量子程序465.5计算子程序465.6显示驱动子程序475.7报警子程序47第六章设计心得4963致谢50参考文献51附录5

4、21设计理论：本设计应用基于声波的反射。声波在其传播的介质中被定义为纵波。当声波受到尺寸大于其波长的目标物阻挡时就会发生反射；反射波称为回声。如果声波在介质中传播的速度是已知的，而且测量到声波从声源到达目标然后返回声源的时间，从声源到目标的距离就可以精确地计算出来。这就是本应用的测量原理。这里声波传播的介质就是空气，采用不可见的超声波。假设室内超声波的速度是340m/s则可以通过计算超声波通过时间来计算距离，但是实际温度对超声波影响很大，通过可以研究，速度和温度（T为绝对温度）存在一下关系：由于超声波通

5、过的距离是2倍的实际距离，则实际距离是d/2，所以2电路描述：本设计用来发射和接收超声波的设备是40hz压电陶瓷超声波传感器，AVRATMEGA16单片机驱动超声波发射器40hz的方波来源于晶振,波接收器接收回波由于AVRATMEGA16单片机的计时器计算40khz的分辨率是25us是完全胜任我们的设计，我们系统的稳定性来源于晶振的工作。被超声波接收器超声波通过一个运算放大器放大对输入a放大，相对输入a输出超声波的同时触发单片机计时器timer1，捕获的回波被精确计算时间来计算距离。计数器从超声波发射开

6、始计时到收到回波停止，时间被精确记录，我们可以通过DS18B20芯片来确定室温，精确的确定超声波的速度，二者的距离通过AVRATMEGA16精确的计算同时在3个数码管上显示出来，一旦显示出来，单片机就进入休眠状态来节省电力能源。这篇设计的主要电路分析。传感器的输出驱动电路直接由9V电池供电并提供驱动超声波发射器由一个二进制非门CD4049电路实现的。其中一个非门用来为驱动器的一侧提供18063度的相移信号。另一侧由相内信号驱动。这种结构使输出端的电压提高了一倍，为发射传感器提供了足够的电压。两个门并联连

7、接以便每一侧能够为传感器提供足够的驱动电流。电容耦合阻断了到传感器的直流通路。因为CD4049工作于9V而AVRATMEGA16工作于Vcc=5V。AVRATMEGA16和输出驱动器之间的逻辑电平是不匹配的，可以双极性晶体管就作为这两种逻辑电平之间的转换器。由LC选频放大器对超声波接收器接收的回波在40KHz时提供充分的高增益。选择并丢弃除了40KHz之外的频率。运算放大器的输出端连接到比较器LM393的输入端。比较器LM393的参考电平内部选择为0V。当接收到回声时电压高于参考电平从而触发比较器的输出

8、。然后触发单片机的INT0.本文在了解超声波测距原理的基础上，完成了基于时差测距原理的一种超声波测距系统的硬件设计，其中为了进一步提高系统测量精度和系统稳定性，在硬件上增加了温度传感器测温电路，采取声速预置和媒质温度测量相结合的办法对声速进行修正，降低了温度变化对测距精度的影响。针对噪声环境中超声波测距的情况，本文讨论了一种基于时延的估计方法，可有效地降低噪声对测距的干扰，有利于提高超声波测距系统的测量精度。关键词：超声波测距AVRatme