超聲波測(cè)距儀畢業(yè)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介 (標(biāo)準(zhǔn)格式)

1、基于單片機(jī)的超聲測(cè)距儀設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)：學(xué)號(hào)：姓名：指導(dǎo)教師：職稱(chēng)：摘要本文詳細(xì)介紹了一種基于單片機(jī)的超聲波測(cè)距儀系統(tǒng)。該系統(tǒng)以空氣中超聲波的傳播速度為確定條件，利用反射超聲波測(cè)量待測(cè)距離。硬件部分采用AT89C52單片機(jī)作為計(jì)時(shí)及主控制器、主要有超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、溫度檢測(cè)電路、LCD顯示電路和報(bào)警電路。電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，低成本，操作方便，工作穩(wěn)定，測(cè)量精度高。在介紹了單片機(jī)性能和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，分析了超聲波測(cè)距的發(fā)展及基本原理，介紹了

2、傳感器的原理及特性，并由此提出了系統(tǒng)的總體構(gòu)成。并針對(duì)測(cè)距系統(tǒng)發(fā)射、接收、檢測(cè)、顯示部分的總體設(shè)計(jì)方案做了論證，給出了系統(tǒng)的硬件原理圖和軟件流程圖。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；超聲波；測(cè)距；AT89C52；CX20106一、引言一、引言距離是在不同的場(chǎng)合和控制中需要檢測(cè)的一個(gè)參數(shù)，測(cè)距成為數(shù)據(jù)采集中要解決的一個(gè)問(wèn)題。就目前技術(shù)水平來(lái)說(shuō)，人們可以具體利用的測(cè)距技術(shù)還十分有限，因此，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，超聲波技術(shù)將在測(cè)距儀中的應(yīng)用越來(lái)越廣，

3、這是一個(gè)正在蓬勃發(fā)展而又有無(wú)限前景的技術(shù)及產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。展望未來(lái)，超聲波測(cè)距儀作為一種新型的非常重要有用的工具在各方面都將有很大的發(fā)展空間，它將朝著更高定位更高精度的方向發(fā)展，以滿足日益發(fā)展的社會(huì)需求[1]。采用超聲波測(cè)量大氣中的地面距離，是近代電子技術(shù)發(fā)展才獲得正式應(yīng)用的技術(shù)，由于超聲測(cè)距是一種非接觸檢測(cè)技術(shù)，不受光線、被測(cè)對(duì)象顏色等的影響，在較惡劣的環(huán)境(如含粉塵)具有一定的適應(yīng)能力。因此，用途極度廣泛[2]。例如:測(cè)繪地形圖，建造房屋

4、、橋梁、道路、開(kāi)挖礦山、油井等，利用超聲波測(cè)量地面距離的方法，是利用光電技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，超聲測(cè)距儀的優(yōu)點(diǎn)是：儀器造價(jià)比光波測(cè)距儀低，省力、操作方便。超聲測(cè)距儀在先進(jìn)的機(jī)器人技術(shù)上也有應(yīng)用，把超聲波源安裝在機(jī)器人身上，由它不斷向周?chē)l(fā)射超聲波并且同時(shí)接收由障礙物反射回波來(lái)確定機(jī)器人的自身位置，用它作為傳感器控制機(jī)器人等等。由于超聲波易于定向發(fā)射，方向性好，強(qiáng)度易于控制，它的應(yīng)用價(jià)值己被普遍重視。二、超聲波測(cè)距儀原理二、超聲波測(cè)距儀原理與設(shè)計(jì)方

5、案與設(shè)計(jì)方案（一）超聲波測(cè)距基本原理（一）超聲波測(cè)距基本原理超聲測(cè)距方法有脈沖回波法、共振法和頻差法。其中脈沖回波法測(cè)距最為常用，它主要基于超聲測(cè)距回波信號(hào)的識(shí)別，多采用模擬方法，用電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖2.1超聲測(cè)距原理圖如圖2.1所示，其原理是超聲傳感器發(fā)射超聲波，在空氣中傳播至被測(cè)物，經(jīng)反射后山超聲傳感器接收反射脈沖，測(cè)量出超聲脈沖從發(fā)射到接收的時(shí)間，在己知超聲波聲速獷的前提下，利用：即可計(jì)算得傳感器與反射點(diǎn)之間的距離S，測(cè)量距離當(dāng)Sh時(shí)

6、，則d≈S即（公式2.1）（公式2.2）接收電路選用CX20106，這是一款紅外線檢波接收的專(zhuān)用芯片，常用于電視機(jī)紅外遙控接收器。到紅外遙控常用的載波頻率38kHz與測(cè)距超聲披頻率40kHz較為接近，考慮可以利用它作為超聲波檢測(cè)電路。實(shí)驗(yàn)證明，其具有很高的靈敏度和較強(qiáng)的抗干擾能力。在實(shí)物的制作過(guò)程中，我們將用CX20106A這一型號(hào)代替CX20106A是索尼公司生產(chǎn)的彩電專(zhuān)用紅外遙控接收器，是CX20106的改進(jìn)型，也可用于超聲波測(cè)試，

7、有較強(qiáng)的抗干擾性和靈敏度。CX20106A采用單列8腳直插式，超小型封裝，5V供電。管腳1是超聲波信號(hào)輸入端，其輸入阻抗約為40K；管腳2的R7C8決定接收器R的總增益，增大電阻R7或減小電容C8，將使放大倍數(shù)下降，負(fù)反饋量增大，電容C8的改變會(huì)影響到頻率特性，實(shí)際使用中一般不改動(dòng)；管腳3與GND之間連接檢波電容C5考慮到檢波輸出的脈沖寬度變動(dòng)大，推薦參數(shù)為3.3uF；管腳5上的電阻R6用以設(shè)置帶通濾波器的中心頻率，阻值越大，中心頻率越

8、低，取R2=200K時(shí)，中心頻率約為42KHZ；管腳6與GND之間接入一個(gè)積分電容C4，電容值越大，探測(cè)距離越短；管腳7是遙控命令輸出端，它是集電極開(kāi)路的輸出方式，因此該引腳必須接上一個(gè)上拉電阻到電源端，沒(méi)接收信號(hào)時(shí)，該端輸出為高電平，有信號(hào)時(shí)則會(huì)下降；管腳8接5V電源。（二）單片機(jī)主機(jī)系統(tǒng)電路（二）單片機(jī)主機(jī)系統(tǒng)電路1.1.復(fù)位電路復(fù)位電路單片機(jī)在RESET端加一個(gè)大于20ms正脈沖即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位，在系統(tǒng)上電的瞬間，RST與電源電壓同電

9、位，隨著電容的電壓逐漸上升，RST電位下降，于是在RST形成一個(gè)正脈沖。只要該脈沖足夠?qū)捑涂梢詫?shí)現(xiàn)復(fù)位。當(dāng)人按下按鈕SWl時(shí)，使電容C1通過(guò)R1迅速放電，待SWl彈起后，C1再次充電，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)復(fù)位。2.2.時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路當(dāng)使用單片機(jī)的內(nèi)部時(shí)鐘電路時(shí)，單片機(jī)的XTAL1和XTAL2用來(lái)接石英晶體和微調(diào)電容。3.3.按鍵電路按鍵電路我們通過(guò)Pl.0來(lái)啟動(dòng)測(cè)量，程序中通過(guò)查詢P1.0的電平來(lái)檢測(cè)是否按鍵被按下，在軟件中通過(guò)軟件延時(shí)來(lái)消除按鍵

10、的機(jī)械抖動(dòng)。4.4.蜂鳴器電路蜂鳴器電路本次設(shè)計(jì)通過(guò)一只蜂鳴器來(lái)提示用戶按鍵按下了，現(xiàn)在單片機(jī)開(kāi)始了測(cè)距。蜂鳴器是一塊壓電晶片，在其兩端加上35V的直流電壓，就能產(chǎn)生3KHz的蜂鳴聲，本設(shè)計(jì)通過(guò)單片機(jī)軟件產(chǎn)生3KHz的信號(hào)從P3.7口送到三極管9013的基極，控制著電壓加到蜂鳴器上，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出聲音。5.5.溫度測(cè)量電路溫度測(cè)量電路由于超聲波的傳播速度V會(huì)受溫度、濕度、壓強(qiáng)等的影響，其中溫度的影響尤為嚴(yán)重。因此在測(cè)量精度要求高的場(chǎng)合，

11、應(yīng)通過(guò)溫度補(bǔ)償對(duì)超聲波的傳播速度進(jìn)行校正，以減小誤差。本系統(tǒng)采用DALLAS公司的DS18B20數(shù)字式溫度傳感器進(jìn)行溫度測(cè)量，它所測(cè)量的溫度值用9位二進(jìn)制數(shù)直接表示，這些值通過(guò)DS18B20的數(shù)據(jù)總線直接輸入CPU，無(wú)需AD轉(zhuǎn)換，而且讀寫(xiě)指令、溫度轉(zhuǎn)換指令都是通過(guò)數(shù)據(jù)總線傳入DS18B20，無(wú)需外部電源.DS18B20數(shù)字溫度傳感器與AD590.LM35等溫度傳感器相比，具有相當(dāng)?shù)臏y(cè)溫范圍和精度，溫度測(cè)量精確、不受外界干擾等優(yōu)點(diǎn)。6.L

12、CD6.LCD顯示電路顯示電路本設(shè)計(jì)采用LCD液晶顯示屏來(lái)顯示距離和溫度，具有體積小、功耗低、界面美觀大方等優(yōu)點(diǎn)，這里使用YB1602液晶屏，它具有16個(gè)引腳。7.7.電源電路電源電路電源電路采用普通可調(diào)電源供電，該電源不含穩(wěn)壓器，所以在設(shè)計(jì)中需要用穩(wěn)壓器進(jìn)行穩(wěn)壓。我們選用LM7805來(lái)獲得穩(wěn)定的5V直流電壓。輸入電壓(21V)經(jīng)過(guò)7805的穩(wěn)壓輸出5V的電壓，圖中的D2為保護(hù)7805，防止電源極性接反損壞7805濾波電容采用100uF