多超声波传感器的距离测量系统毕业设计

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1、多超声波传感器的距离测量系统毕业设计目录第1章绪论………………………………………………………………11.1课题的提出…………………………………………………………11.2超声测距技术的研究情况及其发展…………………………………21.3本课题的研究内容及其意义…………………………………………3第2章超声波测距技术综述……………………………………………52.1超声波简介……………………………………………………………52.2超声波测距的一般原理和方法………………………………………62.3超声波传感器的主要参数及选择……………………………………7第3章超声

2、测距系统总体设计方案…………………………………143.1总体设计方案概述…………………………………………………143.2单片机控制超声波传感器声波收发电路的设计…………………163.3温度信号采集电路的设计…………………………………………173.4显示单元电路的设计………………………………………………183.5单片机与PC机串行通信的设计……………………………………19第4章超声波测距系统硬件及软件的实现………………………214.1单片机AT89C51………………………………………………………21824.2系统硬件设计的其他芯片原理介绍……………

3、…………………244.3系统软件设计………………………………………………………30第5章实验结果及其分析………………………………………………435.1实验结果……………………………………………………………435.2实验结果分析………………………………………………………44参考文献…………………………………………………………………46致谢……………………………………………………………………………47附录……………………………………………………………………………48第1章绪论1.1课题的提出82随着计算机技术、自动化技术和工业机器人的不断发展，测距与

4、识别问题在工业中变得十分重要。比如，传统的接触式测量仪器(如钢卷尺)在测量巷顶与底板距离及巷道的变形量时，这种仪器对高于3m的顶板安设困难，且测量不准确;对于巷道横向变形量的测量，若安设于巷道两侧之间，则妨碍人、车来往，若不固定安设装，则测量精度低，难以监测微小变形。又如在自动化装配、检测、分类、加工与运输等过程中，要对随意放置的工件进行作业，这就必须对工件的位置、形状、姿势、种类自动地进行判别，尤其在工件运输过程中进行识别，则问题更为复杂与困难，因此人们急切需要非接触式测距仪。目前，非接触式测距仪器常采用超声波、激光和雷达。但激光和雷达测距仪造

5、价偏高，不利于广泛的普及应用，在某些应用领域有其局限性，相比之下，超声波方法具有明显突出的优点:1.超声波的传播速度仅为光波的百万分之一，并且指向性强，能量消耗缓慢，因此可以直接测量较近目标的距离;2.超声波对色彩、光照度不敏感，可适用于识别透明、半透明及漫反射差的物体(如玻璃、抛光体);3.超声波对外界光线和电磁场不敏感，可用于黑暗、有灰尘或烟雾、电磁干扰强、有毒等恶劣环境中;4.超声波传感器结构简单、体积小、费用低、信息处理简单可靠，易于小型化与集成化，并且可以进行实时控制。作为一种非接触式的测量方式，超声波测距器可以广泛应用于汽车倒车、建筑

6、施工工地以及一些工业现场的位置监控，也可用于如水库液位、工业测井、管道长度的测量等场合。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，因此超声波测距系统在移动机器人避障、导航系统、机械加工自动化装配及检测、自动测距、无损检测等方面也得到了广泛的应用。1.2超声测距技术的研究情况及其发展82超声检测主要是利用超声波作为载体，即通过超声在媒质中的传播、散射、吸收、波形转换等，提取反映媒质本身特性或内部结构的信息，达到检测媒质性质、物体形状或几何尺寸、内部缺陷或结构的目的。我国无损检测技术是从无到

7、有，从低级阶段逐渐发展到应用普及的现阶段水平。超声波检测仪器的研制生产，也大致按此规律而发展变化。上世纪五六十年代，我国开始从国外引进超声波仪器，多是笨重的电子管式仪器，如英国的UCT-2超声波检测仪；后来国内科研单位进口了波兰产超声仪，并进行仿制生产。随后，上海同济大学研制出CTS-10型非金属超声检测仪，也是电子管式，仪器重约20Kg，该仪器性能稳定，波形清晰。但当时这种仪器只有个别科研单位使用，建工部门使用不多。七十年代中期，因无损检测技术仍处于试验阶段，未推广普及，所以仪器没有多大发展，仍使用电子管式的UCT-2，CTS-10型仪器。随着

8、电子工业的飞速发展，半导体元件逐渐代替了电子管器件，硬件电路的简化更有利于无损检测技术的推广普及。如罗马尼亚N2701型超声波测试仪，是