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数字超声波测距仪的设计论文[带图纸].doc

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数字超声波测距仪的设计论文[带图纸].doc

哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)I摘要由于现代生产要求,人们发现需要实现无接触式的生产测距,而超声波测距是一种性能良好的测距方式,主要应用于倒车雷达、工地以及一些工业现场,本文设计了一种以AT89S51单片机为核心的低成本、高精度、微型化LED显示超声波测距仪,并使用一些常用的芯片如74LS04等。系统由单片机、超声波发射电路、超声波接受放大电路以及显示电路构成。由芯片AT89S51控制计算超声波从发射到接受的传送时间,从而得到待测距离。本系统具有易检测、软件功能完善,工作可靠、准确度高等优点。本文论述了单片机技术研制成功的超声波测距仪的基本原理,测量计算方法,实现方案。采用软件矫正,提高了测量精度和整机的可靠性。实际使用表明,极大的提高了安全性、可靠性和准确度。关键词测距仪;超声波;传感器;单片机哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)IIABSTRACTBECAUSEOFMODERNPRODUCTIONREQUIREMENTS,ITWASDISCOVEREDTHATTHENEEDTOACHIEVETHEPRODUCTIONOFNONCONTACTDISTANCEMEASUREMENT,ANDULTRASONICDISTANCEMEASUREMENTISAGOODPERFORMANCEOFTHERANGINGAPPROACHISMAINLYUSEDINREVERSINGRADARSITESASWELLASSOMEINDUSTRIALFIELD,THISPAPERDESIGNEDATOAT89S51MCUASTHECOREOFTHELOWCOST,HIGHPRECISION,MICROLEDDISPLAYOFULTRASONICRANGEFINDER,ANDUSESOMECOMMONLYUSEDDEVICESSUCHAS74LS04,ETCSYSTEMCONSISTSOFMICROCONTROLLER,ULTRASONICTRANSMITTERANDULTRASONICRECEIVERAMPLIFIERCIRCUITANDDISPLAYCIRCUITCHIPAT89S51CONTROLCALCULATIONBYTHEULTRASONICTRANSMISSIONFROMTRANSMITTORECEIVETIMEANDHENCETHEDISTANCETOBEUNDERTESTTHESYSTEMHASEASYTODETECT,THESOFTWAREFULLYFUNCTIONAL,RELIABLE,HIGHACCURACYADVANTAGESTHISPAPERDISCUSSESTHESUCCESSFULDEVELOPMENTOFMICROCOMPUTERTECHNOLOGY,THEBASICPRINCIPLESOFULTRASONICRANGEFINDER,MEASUREMENTMETHODOFCALCULATINGIMPLEMENTATIONSUSEOFSOFTWARECALIBRATION,IMPROVEDACCURACYANDMACHINERELIABILITYTHEACTUALUSEOFTHATGREATLYIMPROVESSAFETY,RELIABILITYANDACCURACYKEYWORDSDISTANCEMETER;ULTRASONIC;SENSOR;MICROCONTROLLER哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)III目录摘要IABSTRACTII第1章概述111设计的现状112设计的思路113设计的重点与难点1第2章超声波测距的原理321超声波的介绍3211什么是超声波3212超声波的特性及特点3213超声波的应用322超声波测距仪的原理4221超声波发生器4222压电式超声波发生器的原理4223超声波测距的原理4第3章系统设计731系统设计732芯片AT89S51介绍733传感器的选取10331传感器的定义及作用10332传感器德特性10333传感器的选用1034系统硬件电路设计1335测距显示电路设计1336超声波发射电路的设计1537超声波接受电路的设计1638探测电路的设计1639系统软件的设计17第4章系统的调试2041软硬件的调试2042仪器精度分析及如何提高超声波测距精度20结论23哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)IV致谢25参考文献26附录127哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)1第1章概述11设计的现状目前国内一般使用专用集成电路设计超声波测距仪,但是专用集成电路的成本很高,并且显示距离也比较困难,操作使用也不是很方便,而本设计研究的测距仪成本低廉,性能优良,市场前景极为广阔,对提高我国汽车工业实际水平,具有较大的时间意义,在整个倒车过程中自动测量车尾到最近障碍物的距离,并用数字显示出来,在倒车到极限距离时会发出急促的警告声,提醒驾驶员注意刹车。本设计可望成为驾驶员特别是货车以及公共汽车驾驶员的好帮手,可有效的减少和避免那些视野不良的大型汽车如冷藏车、集装箱车、垃圾车、食品车、载货车、公共汽车等的倒车交通事故,另外还特别适用于夜间辅助倒车、倒车入库以及进入停车场停车到位,甚至还能防止盗贼扒车。展望未来,超声波测距仪作为一种新型的非常重要有用的工具在各方面都将有很大的发展空间,它将朝着更加高定位高精度的方向发展,以满足日益发展的社会需求,如声纳的发展趋势基本为研制具有更高定位精度的被动测距声纳,以满足水中武器实施全隐蔽攻击的需要;继续发展采用低频线谱检测的潜艇拖曳线列阵声纳,实现超远程的被动探测和识别;研制更适合于浅海工作的潜艇声纳,特别是解决浅海水中目标识别问题;大力降低潜艇自噪声,改善潜艇声纳的工作环境。无庸置疑,未来的超声波测距仪将与自动化智能化接轨,与其他的测距仪集成和融合,形成多测距仪。随着测距仪的技术进步,测距仪将从具有单纯判断功能发展到具有学习功能,最终发展到具有创造力。在新的世纪里,面貌一新的测距仪将发挥更大的作用。12设计的思路本系统的设计思想是采用以AT89S51单片机为核心,来设计一种低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪。超声波测距可测出回波和发射脉冲之间的时间间隔,利用SCT/2就可以算出距离,再在LED上显示出来。当然还可以设置若干个键,以用来控制电路的工作状态。限制的最大可测距离存在四个因素超声波的幅度,反射面的质地,反射面和入射波之间的夹角以及接受换能器的灵敏度。接受换能器对声波脉冲的直接接收能力将决定最小的可测距离。根据设计要求并综合各方面因素,采用AT89S51单片机作为主控制器,用动态扫描法实现LED数字显示,超声波驱动信号可以用单片机的定时器和计数器来完成。13设计的重点与难点

注意事项

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