第二章超声波测距系统分析
1超声波测距系统分析与硬件设计
1.1传感器的选择
红外传感器
红外测距传感器具有一对红外信号发射与接收二极管，发射管发射特定频率的红外信号，接收管接收这种频率的红外信号，当红外的检测方向遇到障碍物时，红外信号反射回来被接收管接收，经过处理之后，便能判断是否存在障碍物，是一种比较有效的近距离传感器。红外传感器具有以下特点:不受电磁波的干扰、可以实现非接触性测量。而且，红外线不受可见光的影响，可在昼夜进行测量。但由于发射的红外线容易受物体的颜色、周围的光线的影响，导致经常出现一定的测量误差，而且测距范围较小。
超声波传感器
超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，在碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射回波，超声波传感器就是根据超声波在物体界面上的反射、散射特性检测物体的存在与否。超声波频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好，而且超声波传感器信息处理简单并且价格低廉，被广泛用在机器人测距，环境建模等任务中。但超声波传感器受环境温度、湿度等条件的影响，且存在测量盲区，而且对于过大的障碍物可能发生镜面反射，所以超声测距时，所得测量值与实际值存在一定的误差。
1.2超声波传感器简介
1.2.1超声波传感器
超声传感器的种类很多，目前使用最多、最广泛的就是压电式超声波传感器。本文所选用的是苏州品科电子有限公司生产的压电式收发分体超声波传感器TCT4Q-l OT/R，其工作原理如下所释。其命名规则如下：TCT 40-10T/R 1
(TC)压电陶瓷超声传感器(T)类别:T-通用性；F-防水性；
(40)中心频率；（KHz）(10)外径：Ф(mm)
(TR)使川方式：T-发射；R-接受；TR-收发兼用
(1)产品序列号：1、2、3···
具体实物，及外形尺寸如图1.1所示，单位是毫米。
图1.1 超声波传感器实物图及外形尺寸
1.3提高超声波传感器测量精度的方法
超声测距系统一般由微机控制、时间计测、超声波发送、接收和温度测量五个部分组成。其中超声测距的关键问题是如何提高测量精度，常用的提高超声测距精度的方法有如下几种：
（1）提高计时精度，减少时间计算误差。例如选用专用的计时芯片，由d=c*Δt/2可知，计算距离时由时间造成的测距误差就越小；
（2）选择合理超声波工作颜率、脉宽及脉冲发射周期。根据超声波传感器说明书，超声测距的工作频率选择40kHz较为合适；激励脉冲以8到16个最为合适；
（3）补偿温度对传播声速的影响。温度对超声彼的传播速度有很大的影响，因此在高测量精度的需求下要对其进行补偿，温度对超声声速的补偿公式为：
m/s，式中T为摄氏温度;
（4）在接收回路中串入增益调节(AGC)。因为超声反射回波在空气中传播时其幅值会逐渐减小，而且是呈指数形式衰减，所以采用AGC电路使放大倍数随测量距离的增大呈指数规律增加；
（5）用红外传感器弥补盲区。由于超声波传感器测距存在固有的盲区，为提高测量精度可用红外传感器检测盲区的物体信息。
3.4超声波传感器电路设计
3.4.1单一超声波传感器的应用电路
根据上文介绍，超声测距系统的核心外围部件是微机控制、超声波发送器和接收器，而且据文献介绍，超声波传感器发出的超声波频率采用40kHz，此时的声压能级及灵敏度最大，具有较好的传播性能。因此超声测距原理本论文的超声测距系统框图如图 1.2所示。
图1.2超声波测距系统框图
(1)超声波发射电路
超声波发射电路具体电路如图1.3所示，主要用于产生超声波，即通过为超声换能器提供所需激励信号，并通过控制脉冲的引入达到控制超声换能器的目的。其中启动发射器的激励脉冲不能过多和过少，过少则超声波容易在传播过程中发生衰减，检测性能下降，过多则发射波容易与其遇到障碍物后返回的接收波发生叠加，一般以8到16个脉冲为宜，脉冲发送时间间隔取决于要求测量的最大距离，例如:最大测量距离为5米时，间隔时间
，实取t≥30ms，本文采用的控制脉冲频率为10HZ,高电平持续时间为0.2ms，即每次发出8个超声波。
图1.3 40K方波发射原理图及调制信号波形图
（2）超声波接收电路
超声波的接收电路如图1.4所示。超声波换能器接在CX20106的1脚与地之间，反射信号经电容C1耦合后由1端输入，经过CX20106的自动偏置控制电路、前置放大、限幅放大、带通滤波、峰值检波、积分比较和施密特整形电路，最后从7脚输出脚中波形，输出的波形触发89052单片机的中断，然后通过计算渡越时间，最后计算得出障碍物的距离。
图1.4超声波的接收电路图
(3)程序设计
本系统采用STC89C52作为主控制器，将7脚输出信号接至89C52的T2EX，程序设计主要包括定时中断服务程序和T2中断服务程序。
整个程序设计的思路为：单片机P1.0管脚由T0控制发出周期性控制脉冲，以调制NE555产生的40K方波，控制信号结束一次发射，内部计数器T2开始计数，同时定时器T1开始计数盲区所需延时时间，盲区延时过后允许接收回波信号；若计数器在延时2ms内(距离约68cm没有T2中断响应，即没有回波信号，则重新发射信号；若计数器在延时范围内有T2中断发生，即7脚输出一个低脉冲，则在中断响应程序中停止计数，并将定时器2中的TL2和TH2当前值各自捕获到RCAP2L和RCAP2H中，再读取计数值，存放于数据缓冲器，计算距离，完成中断响应程序。程序流程图如图1.5所示。
图1.5程序流程图
1.4. 2多路超声波传感器的应用电路
采用一路超声测距得到的小车信息量是远远不够的，所以在智能小车运行过程中应该采用多通道的测距。因此，本文采用5通道超声波传感器测量智能小车的外部环境，5路超声波传感器分别测量小车左方、左前方、前方、右前方、右方障碍物的距离，传感器布局如图1.6所示。图中半圆曲线表示的是车体的底板外形图，1-5代表了超声波传感器的安放位置，即沿圆周安放，在实际的安装过程中，是没能严格按照圆周排列的，这是由车体外形决定的。
图1.6 5路超声波传感器布局
多通道超声测距的硬件电路设计如图1.7所示。单片机通过控制多路选择开关CD4051决定5路通道的工作顺序。CD4051相当于一个单刀开关，开关接通哪个通道，由地址码ABC的取值来决定。将单片机的P2.5、P2.6、P2.7分别和A、B、C相连，依次选择通道顺序进行工作。INH是输入控制引脚，低电平有效，也就是说该引脚输入逻辑低电平时，通道的选择状态由地址选择端A~C决定，该引脚输入逻辑高电平时所有通道关闭。图中所示控制信号即是前文提到的l0HZ的控制脉冲，当控制脉冲为逻辑高电平时，NE555的3脚输出40K方波，同时控制脉冲经反相器反相后控制CD4051选择某一通道开始发射超声波。当控制脉冲为逻辑低电平时，经反相施加在4051的引脚INH上，某通道的发射器发射完毕，并关闭所有通道，同时低电平复位NE555。
图1.7超声波循环发射电路
循环接收电路同接收电路基本相同，同样采用CD4051，如图3.11所示。接收电路和发射电路采用相同的地址控制信号:也就是说发射通道正好与接收通道一一对应，例如1号发射传感器与1号接收传感器相对应。接收端CD4051的INH输入控制引脚由单片机P1.2控
图3.11超声波循环接收电路
制，当某通道的发射器脉冲发射完毕后，经过传感器的盲区延时后，P1.2输出低电平，CD4051接通对应通道接收反射回波。低电平持续时间，即控制脉冲的低电平时间由测量的最大距离决定，在低电平这段时间内如果检测到回波信号，则停止计数器计数，读取计数值，再进入下一通道的发射与接收；如果没有检测到回波信号，则P1.2输出高电平禁止此通道再接收，并进入下一通道的发射与接收。
1.5红外传感器应用电路
由于超声传感器存在固有测量盲区，对近距离内的障碍物无法检测，因此本文采用红外传感器弥补超声波传感器的测量盲区。每一个红外传感器对应一对超声波传感器，处于超声波传感器的相同位置，即每一个红外接近开关的正下方就有一对超声波传感器。红外传感器选用北京亿学通电子公司的红外避障传感器。其外形如图1.8所示。
图1.8红外传感器
这是一种集发射与接收于一体的光电传感器。其电气特性：工作电压为5V,工作电流为100mA检测距离为3~80CM，可以根据要求进行调节。该传感器具有探测距离远、受可见光干扰小、价格便宜、易于装配、使用方便等特点，可以广泛应用于机器人中，流水线计件等众多场合。
红外传感器在检测到障碍物时输出高电平，反之，输出低电平，属于开关量范畴。应用电路如图1.9所示。从该电路中可以看出，有障碍物时输出高电平数值接近VCC，反之，输出接近0V的低电平。
图1.9红外传感器应用电路
本文的测距系统综合采用了超声波传感器和红外传感器。
1.6数据的融合规则及系统结构设计
由于一对超声波传感器无法全面、正确地感知小车所处的周围环境信息，所以本文采用5路超声波传感器测量周围障碍物的距离，又由于超声波传感器本身固有测量盲区，因此再使用红外传感器感知近距离内是否有障碍物。
多路超声波测距传感器系统工作流程如下：首先由NE555产生40K的方波，再经过脉冲调制信号调制后驱动传感器发出超声波，再由多路选择开关CD4051控制选择发射通道。经过一定的盲区延时再打开对应的接收通道，当超声波接收端接收到由障碍物反射后的超声波后，通过红外处理芯片后送到单片机，即当CX20106捕捉到40 kHz的超声波后其输出引
脚发生电平跳变，由高电平变为低电平，这个负跳变作为外部中断源引起单片机产生中断。在中断服务程序中，停止定时器计数，其定时时间即为超声波从发射到接收的时间差Δt，再根据S=v*t /' 2就可以算出来测量的距离。
两种传感器数据的选择规则为：在每种传感器中，当红外传感器在其探测范围内已经探测到了障碍物，则以红外传感器的测量值作为该方向障碍物的探测值；若超声波传感器的最小值大于红外传感器的最大检测距离，则可忽略红外传感器的检测结果;若超声波探测值为其最大值，则实际距离障碍物很远。
本章对各路传感器的介绍，并结合本论文的硬件平台，系统的层次结构是基于特征层的，采用的拓补结构是集中式融合系统。特征层融合在融合前必须先对特征进行处理，分成有意义的特征向量组合。五路数据分别代表小车的周围环境，对数据进行特征提取后再进行信息融合，最后根据融合结构作出小车的动作指令，即分别对五路数据进行处理再进行数据融合，该结构的优点是计算量大小合理，信道压力小。
综上所述，程序流程图如图1.10所示
。
图1.10系统总流程图
3.7本章小结
利用多传感器信息融合技术可以较全面的感知小车周围障碍物信息。本章介绍了各种传感器的不同特点以及超声测距的原理，并详细说明了多传感器信息融合的数据来源，即多路传感器网络的硬件设计和程序流程，而且简单介绍了提高超声波测距的方法，由于本系统对精度要求不是很高，现有条件完全符合设计需求。
超声波测距仪毕业论文
第一章绪论 1.1课题设计目的及意义 1.1.1设计的目的 随着科学技术的快速发展，超声波将在测距仪中的应用越来越广。但就目 前技术水平来说，人们可以具体利用的测距技术还十分有限，因此，这是一个正在蓬勃发展而又有无限前景的技术及产业领域。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。 1.1.2设计的意义 超声波测距系统主要应用于汽车的倒车雷达、机器人自动避障行走、建筑施工工地以及一些工业现场例如：液位、井深、管道长度等场合。因此研究超声波测距系统的原理有着很大的现实意义。对本课题的研究与设计，还能进一步提高自己的电路设计水平，深入对单片机的理解和应用。 1.2超声波测距仪的设计思路 1.2.1超声波测距原理 发射器发出的超声波以速度υ在空气中传播，在到达被测物体时被反射返回，由接收器接收，其往返时间为t，由s=vt/2即可算出被测物体的距离。由于超声波也是一种声波，其声速v与温度有关，下表列出了几种不同温度下的声速。在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的。如果测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法加以校正。
基于单片机的超声波测距系统设计实验报告 - 重
指导教师评定成绩： 审定成绩： 自动化学院 计算机控制技术课程设计报告设计题目：基于单片机的超声波测距系统设计 单位（二级学院）： 学生姓名： 专业： 班级： 学号： 指导教师： 负责项目： 设计时间：二〇一四年五月 自动化学院制
目录 一、设计题目 (1) 基于51单片机的超声波测距系统设计 (1) 设计要求 (1) 摘要 (2) 二、设计报告正文 (3) 2.1 超声波测距原理 (3) 2.2系统总体方案设计 (4) 2.3主要元件选型及其结构 (5) 2.4硬件实现及单元电路设计 (9) 2.5系统的软件设计 (13) 三、设计总结 (17) 四、参考文献 (17) 五、附录 (18) 附录一：总体电路图 (18) 附录二：系统源代码 (18)
一、设计题目 基于51单片机的超声波测距系统设计 设计要求 1、以51系列单片机为核心，控制超声波测距系统； 2、测量范围为：2cm~4m，测量精度：1cm； 3、通过键盘电路设置报警距离，测出的距离通过显示电路显示出来； 4、当所测距离小于报警距离时，声光报警装置报警加以提示； 5、设计出相应的电子电路和控制软件流程及源代码，并制作实物。
摘要 超声波具有传播距离远、能量耗散少、指向性强等特点，在实际应用中常利用这些特点进行距离测量。超声波测距具有非接触式、测量快速、计算简单、应用性强的特点，在汽车倒车雷达系统、液位测量等方面应用广泛。本次课设利用超声波传播中距离与时间的关系为基本原理，以STC89C52单片机为核心进行控制及数据处理，通过外围电源、显示、键盘、声光报警等电路实现系统供电、测距显示、报警值设置及报警提示的功能。软件部分采用了模块化的设计，由系统主程序及各功能部分的子程序组成。超声波回波信号输入单片机，经单片机综合分析处理后实现其预定功能。 关键词：STC89C52单片机； HC-SR04；超声波测距
MSA测量系统分析作业指导书
MSA测量系统分析作业指导书 1目的 明确测量系统分析的评价方法，确定测量系统的变差，以便采取措施，获得高质量的测量数据，更好地理解和控制各种过程。 2范围 适用于对WJE生产线上新检具的调查、对生产线上易变动检具的复查和当被测零件公差发生变化时，对检具的认可。 3术语 3.1 量具 任何用来获得测量结果的装置，经常用来特指在车间的装置，包括用来测量合格/不合格的装置。 3.2 测量系统 用来对被测特性赋值的操作、程序、量具、设备、软件以及操作人员的集合，是用来获得测量结果的整个过程。 3.3 可视分辨率 测量仪器的最小增量的大小即为可视分辨率。 3.4 偏倚 测量的观测平均值和采用精密仪器测量的基准值之间的差值。 3.5 分辨力 指测量仪器对一个标准测量单位可再分的程度；它是一个测量仪器可指示的最小分度。 3.6 受控 当一个过程显示出本身固有的、且可预见的变差时则称该过程为“受控过程”；假如
过程处于受控状态，则无造成变差的特殊原因，那么，可以认为零件在99.73％的时间内都能随机地落在控制限值之内。 3.7 线性 是在量具预期的工作量程内，偏倚值的差值。 3.8 测量系统误差 测量系统偏倚、重复性、再现性、稳定性和线性的综合。 3.9 失控 指各种特殊原因变差均未消除的过程状态；这种状态在控制图上表现为点落在控制限之外或是在控制限内呈现非随机形态。 3.10 基准值 一个被认同的作为比较参考的值；一个零件的基准值可能是实验室条件下确定的或是使用更为精确的量具建立起来一个真的测量值。 3.11 重复性 一个评价人，采用一种测量仪器，多次测量同一零件的同一特性时获得的测量值变差 3.12 再现性 不同的评价人，采用相同的测量仪器，测量同一零件的同一特性时测量平均值的变差 3.13 分辨率 指一个测量仪器监测出被测量的变差的能力。 3.14 稳定性 测量系统在某持续时间内测量同一基准或零件的单一特性时获得的测量值总变差； 稳定性是变差对时间的增量。 3.15 公差
超声波测距仪硬件电路的设计
超声波测距仪电路设计实验报告 轮机系楼宇071 周钰泉2007212117 实验目的：了解超声波测距仪的原理，掌握焊接方法，掌握电路串接方法，熟悉电路元件。 实验设备及器材：电烙铁，锡线，电路元件 实验步骤：1,学习keil软件编写程序2、焊接电路板3、运行调试 超声波测距程序： #include
unsigned char i; sbit ST=P3^0; sbit OE=P3^1; sbit EOC=P3^4; sbit CLK=P3^5; sbit M1=P3^6; sbit M2=P3^7; sbit SPK=P2^6; sbit LA=P3^3; sbit LB=P3^2; sbit LC=P2^7; sbit K1=P2^4; sbit K2=P2^5; bit wd; bit yw; bit shuid; bit shuig; unsigned int cnta; unsigned int cntb; bit alarmflag; void delay10ms(void) { unsigned char i,j; for(i=20;i>0;i--) for(j=248;j>0;j--); } void main(void) { M1=0; M2=0; yw=1; wd=0; SPK=0; ST=0; OE=0; TMOD=0x12; TH0=0x216; TL0=0x216; TH1=(65536-500)/256; TL1=(65536-500)%256; TR1=1; TR0=1; ET0=1; ET1=1; EA=1; ST=1; ST=0; while(1) { if(K1==0) { delay10ms(); if(K1==0) { yw=1; wd=0; } } else if(K2==0) { delay10ms(); if(K2==0) { wd=1; yw=0; } } else if(LC==1) { delay10ms(); if(LC==1) { M1=0; M2=1; temp1=13; shuid=0; shuig=1; LB=0; } } else if((LC==0) && (LB==1)) { delay10ms(); if((LC==0) && (LB==1)) { M1=0; M2=0; temp1=12; shuig=0; shuid=0; LB=0; }
测量系统分析作业指导
1.0目的/OBJECTIVE 对测量系统变差进行分析评价，以确定测量系统是否满足规定要求。 2.0范围/SCOPE 适用于本公司控制计划中列出的所有检测设备/计量器具的统计变差的分析研究。 3.0参考文件/REFERENCES 无 4.0 定义/DEFINITIONS 7.1 量具:任一用来测量产品特性之仪器。 7.2 测量系统:用来对被测特性赋值的操作、程序、量具、设备、软作以及操作人员的集 合，用来获得测量结果的整个过程。 7.3 偏倚:指测量结果的观测平均值与基准值的差值。 7.4 重复性:指一测量设备由同一作业者，经多次测量同一零件的同一特性时获得的测量 值的变差。 7.5 再现性:指一测量设备由不同的作业者，测量同一零件的同一特性时测量平均值的变 差。 7.6稳定性：是测量系统在某持续时间内测量同一基准或零件的单一特性值时获得的测量 值总变差。 7.7线性：是在量具预期的工作范围内，偏倚值的差值。
6.0职责/RESPONSIBILITY 6.1 品质部：负责制定测量系统分析计划(MSA)并实施测量系统分析。 6.2 各使用部门负责使用过程中仪器的保养、维护。 7.0 程序/PROCEDURE 7.1 测量系统分析范围 对控制计划中规定的测量系统进行分析，也包括更新的量具。 7.2 测量系统分析的频率、计划 7.2.1测量系统分析的频率一般为一年一次。 7.2.2品质部负责制定测量系统分析计划，经总经理批准后，进行实施。 7.2.3新产品开发过程中根据试产控制计划，由品质部组织实施测量系统分析。 7.3测量仪器、测量人员、测量样品的选择 7.7.1测量仪器的选择 使用测量仪器的精度，必须为被测物公差的1/10以上。 2）、测量仪器必须校验合格。 3）、测量仪器的读数，其最小刻度最小必须读至精度的1/2，以避免测量仪器的签别能力不足。 7.7.2测量人员选择 1）随机选取几个使用测量仪器的作业者，这样可以让我们评估测量器具对不同作业员的敏感度。 2）测量器具作业员必须培训且经考核合格。 7.7.3测量零件的选择
PLC超声波测距实验报告082039140程稳
利用plc的高速计数模块进行超声波测距实验 ―――――微型控制计算机暑期设计实验报告 082039140程稳 利用51单片机来驱动超声波模块测距，是一件很容易的事，只需要结合定时中断和外部中断，利用12M或更高的晶振频率即可精确获取从发射到接收到超声波之间的时间，平均1ms对应 3.4cm的行程，本GE比赛设计需要物位测量的最大距离是30cm,即需要30*2/3.4=17.64ms,而GE PAC RX3i的PME软件梯形图程序得扫描周期2ms以上，就算是最快的定时节点也有1ms,所以若直接用PLC的普通离散量输入模块IC694MDL654输入节点来测量接收到超声波回波的时间的误差为1ms,误差距离3.4/2=1.7cm,结果自然不理想，更严重的问题在于PLC该模块无硬件中断响应功能，是不能测电平宽度的。总之PLC的IO口工作在低速模式下是难以胜任高速测量任务的，但可喜的是GE PLC 的高速计数模块HSC304能处理2MHZ的信号，但仍无硬件中断功能。于是想能否干脆把单片机测出的电平时间数据通过串口发送给PLC，我也试着这样连线测试，不过PLC串口的使用不像单片机这么简单，没有相关资料，PLC内部寄存器找不到PLC从单片机接收的数据。于是仍决定放弃此方案，回到高速计数模块。再认真阅读此模块配置信息和实验调试后，发现其可以测量出外部信号频率，于是想既然PLC无法直接测电平宽度，那干嘛不测量频率，有了频率自然有周期，有周期自然有电平宽度！
利用plc的高速计数模块检测超声波测距仪的信号接收端的频率，正常情况下应使用频率直接求得周期接而来计算时间，但由于实际测得这样根本很难实现，所以直接测频率，并利用示波器查看该频率的波形，并修改程序使得在所测距离变化的情况下，一周期内的低电平保持不变（高电平所持续的时间表示超声波从发出到接收到所经历的时间，低电平是延时，为了使得波形正常），然后测出频率及其所对应的距离。 以下是用虚拟示波器测出的超声波模块在不同距离测量回波接收脚电压波形：
超声波测距仪毕业设计论文
For personal use only in study and research; not for commercial use 第一章绪论 1.1课题设计目的及意义 For personal use only in study and research; not for commercial use 随着科学技术的快速发展，超声波将在测距仪中的应用越来越广。但就目 前技术水平来说，人们可以具体利用的测距技术还十分有限，因此，这是一个正在蓬勃发展而又有无限前景的技术及产业领域。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。 For personal use only in study and research; not for commercial use 超声波测距系统主要应用于汽车的倒车雷达、机器人自动避障行走、建筑施工工地以及一些工业现场例如：液位、井深、管道长度等场合。因此研究超声波测距系统的原理有着很大的现实意义。对本课题的研究与设计，还能进一步提高自己的电路设计水平，深入对单片机的理解和应用。 1.2超声波测距仪的设计思路
基于单片机的超声波测距系统实验报告
基于单片机的超声波测距系统实验报告
一、实验目的 1.了解超声波测距原理； 2.根据超声波测距原理，设计超声波测距器的硬件结构电路； 3.对设计的电路进行分析能够产生超声波，实现超声波的发送与接收，从而实现利用 超声波方法测量物体间的距离； 4.以数字的形式显示所测量的距离； 5.用蜂鸣器和发光二极管实现报警功能。 二、实验容 1.认真研究有关理论知识并大量查阅相关资料，确定系统的总体设计方案，设计出系 统框图； 2.决定各项参数所需要的硬件设施，完成电路的理论分析和电路模型构造。 3.对各单元模块进行调试与验证； 4.对单元模块进行整合，整体调试； 5.完成原理图设计和硬件制作； 6.编写程序和整体调试电路； 7.写出实验报告并交于老师验收。 三、实验原理 超声波测距是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射和接收回波的时间差t，然后求出距S=Ct/2，式中的C为超声波波速。由于超声波也是一种声波，其声速C与温度有关。在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的。如果测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法加以校正。声速确定后，只要测得超声波往返的时间，即可求得距离。这就是超声波测距仪的机理，单片机(AT89C51)发出短暂的40kHz信号,经放大后通过超声波换能器输出；反射后的超声波经超声波换能器作为系统的输入,锁相环对此信号锁定,产生锁定信号启动单片机中断程序,得出时间t,再由系统软件对其进行计算、判别后,相应的计算结果被送至LED显示电路进行显示。 （一）超声波模块原理： 超声波模块采用现成的HC-SR04超声波模块，该模块可提供 2cm-400cm 的非接触式距离感测功能，测距精度可达高到 3mm。模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。基本工作原理：采用 IO 口 TRIG 触发测距，给至少 10us 的高电平信号;模块自动发送 8 个 40khz 的方波，自动检测是否有信号返回；有信号返回，通过 IO 口 ECHO 输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2。实物如下图1。其中VCC 供5V 电源，GND 为地线，TRIG 触发控制信号输入，ECHO 回响信号输出等四支线。
MSA测量系统分析作业指导书
页码：第1页共8页编号:xxxxxxxxxxxxxxx xxxxxxx 1、目的提供一种评定测量系统质量的方法，从而对必要的测量系统进行评估，以保证本公司所使用的测量系统均能满足于正常的质量评定活动。 2、范围适用于证实产品符合规定要求的所有测量系统。 3、职责品质部负责确定MSA项目，定义测量方法及对数据的处理和对结果的分析。APQP 小组负责协助质量管理员完成测量系统的分析和改进。 4、定义 4.1测量设备：实现测量过程所必需的测量仪器，软件，测量标准，标准样品或辅助设备或 它们的组合。 4.2测量系统：是对被测特性赋值的操作、程序、量具、设备、软件、环境以及操作人员 的集合。 4.3偏倚：对相同零件上同一特性的观测平均值与真值（参考值）的差异。 4.4稳定性：经过一段长期时间下，用相同的测量系统对同一基准或零件的同一特性进行 测量所获得的总变差。 4.5线性：在测量设备预期的工作（测量）量程内，偏倚值的差异。 4.6重复性：用一位评价人使用相同的测量仪器对同一特性，进行多次测量所得到的测量 变差。 4.7再现性：不同评价人使用相同的测量仪器对同一产品上的同一特性，进行测量所得的 平均值的变差。 4.8零件间变差：是指包括测量系统变差在内的全部过程变差。 4.9评价人变差：评价人方法间差异导致的变差。 4.10总变差：是指过程中单个零件平均值的变差。 4.11量具：任何用来获得测量结果的装置，包括判断通过/不通过的装置。 5、工作程序 5.1 测量系统分析实施时机
页码：第2页共8页编号:xxxxxxxxxxxxxxx xxxxxxx 5.1.1新产品在生产初期，参见“产品实现策划控制程序”HNFH QP-08。 5.1.2控制计划中指定的检验项目每年需做MSA。 5.1.3客户有特殊要求时，按客户要求进行。 5.1.4测量系统不合格改善后需重新进行分析。 5.2测量设备的选择 a) 有关人员在制定控制计划及作业指导书时，应选择适宜的测量设备，既要经济合理， 又要确保测量设备具有足够的分辩率，使用测量结果真实有效。 b) 选择测量设备时，建议其可视分辩率应不低于特性的预期过程变差的十分之一（即可 取过程公差的十分之一，例如:特性的变差为0.1，测量设备应能读取0.01的变化）,关键特性可按此规定选择合适精度的测量设备。一般特性，测量设备可视分辩率最低不能低于预期过程变差的三分之一。 5.3制定“MSA计划” 5.3.1对于新产品，项目小组根据产品质量先期策划进度要求，至少针对控制计划中规定 的关键特性的测量设备制定“MSA计划”，经项目负责人审核、品质部部长批准后，由项目小组组织实施。 5.3.2对于批产产品，由品质部根据控制计划要求及现行产品生产情况，制定“MSA计 划”，经品质部部长批准后，组织实施。 5.4实施 5.4.1按照计划的方法及时组织实施评价，评价人的选择应从日常操作该测量设备的人 中挑选。 5.4.2规定数量的样品必须从过程中选取并代表其整个工作范围，即特性值包含整个公差 范围。 5.4.3必须对每一零件编号以便于识别。 5.4.4确保测量设备的分辩率和测量方法符合规定的要求。 5.4 .5对测量数据予以分析评价，出具测量系统分析报告。
毕业设计开题报告—超声波测距
毕业设计(论文)开题报告学生姓名：学号： 所在学院： 专业：通信工程 设计(论文)题目：基于STM32的超声波测距仪 指导教师： 2014年2月25日
开题报告填写要求 1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效； 2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见； 3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）； 4．有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年4月26日”或“2004-04-26”。
毕业设计（论文）开题报告 1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述： 文献综述 一、课题研究背景、目的和意义 传感器技术是现代信息技术的主要内容之一，信息技术主要包括计算机技术、通信技术和传感器技术，计算机技术相当于人的大脑，通信相当于人的神经，而传感器就相当于人的感官。比如温度传感器、光电传感器、湿度传感器、超声波传感器、红外线传感器、压力传感器等等，其中超声波传感器在测量方面有着广泛、普遍的应用。利用单片机控制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，并且测量精度较高。 超声波测距是一种典型的非接触测量方式。超声波在气体、液体及固体中以不同速度传播，定向性好、能量集中、传输过程中衰减较小、反射能力较强。且超声波测距系统结构简单、电路易实现、成本低、速度快，所以在工业自动控制、建筑工程测量和机器人视觉识别等领域应用非常广泛。 超声波作为一种特殊的声波，同样具有声波传输的基本物理特性、反射、折射、干涉、衍射、散射与物理紧密联系，应用灵活。它是一种指向性强，能量消耗慢的波。它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，可解决超长度的测量。二、超声波测距仪的整体设计思路 超声波测距一般采用渡越时间法。超声波测距的实质是时间的测量，即：用超声脉冲激励超声探头向外发射超声波，同时接收从被测物体反射回来的超声波（简称回波），通过精确测量从发射超声波至接收回波所经历的射程时间t（渡越时间），按下式计算超声波探头与被测物体之间的距离S，即 S=12ct 其中，c 为空气介质中声波的传播速度。在常温下，超声波的传播速度为340 m/s，
超声波测距
总体方案 本设计主要是进行距离的测量和报警，设计中涉及到的内容较多，主要是将单片机控制模块、超声波测距模块、蜂鸣器报警模块、4位数码管显示模块这几个模块结合起来。而本设计的核心是超声波测距模块，其他相关模块都是在测距的基础上拓展起来的，测距模块是利用超声波传感器，之后选择合适单片机芯片，以下就是从相关方面来论述的。 超声波测距仪 超声波是一种超出人类听觉极限的声波即其振动频率高于20 kHz的机械波。超声波传感器在工作的时候就是将电压和超声波之间的互相转换，当超声波传感器发射超声波时，发射超声波的探头将电压转化的超声波发射出去，当接收超声波时，超声波接收探头将超声波转化的电压回送到单片机控制芯片。超声波具有振动频率高、波长短、绕射现象小而且方向性好还能够为反射线定向传播等优点，而且超声波传感器的能量消耗缓慢有利于测距。在中、长距离测量时，超声波传感器的精度和方向性都要大大优于红外线传感器，但价格也稍贵。从安全性，成本、方向性等方面综合考虑，超声波传感器更适合设计要求。 综合上述三种测距仪的对比，本实验选着超声波测距仪。 系统方案 本系统选择52单片机作为控制系统核心，所测得的距离数值由4位共阴极数码管显示，与障碍物之间的不同距离利用蜂鸣器频率的不同报警声提示，超声波发射信号由52单片机的P1.0口送出到超声波发射电路，将超声波发送出去，报警系统由蜂鸣器电路构成。本设计中将收发超声波的探头分离这样不会使收发信号混叠，从而能避免干扰，可以很好的提高系统的可靠性。系统框图如下：
硬件设计 超声波测距模块 模块功能 该模块利用超声波测距仪，测试小车与障碍物之间的距离，当距离小于某一给定值时，利用程序，将信号传递给单片机的某个引脚。其他控制模块检测该引脚的电平高低，根据电平的高低，控制小车的行驶状态。 基本实现原理 超声波接收器 放大器 检波电路 显示模块 51单片机 放大电路 报警模块 超声波接收器
MSA测量系统分析作业指导书
司 页码：第1页共8页编号:xxxxxxxxxxxxxxx xxxxxxx 1、目的提供一种评定测量系统质量的方法，从而对必要的测量系统进行评估，以保证本公司所使用的测量系统均能满足于正常的质量评定活动。 2、范围适用于证实产品符合规定要求的所有测量系统。 3、职责品质部负责确定MSA项目，定义测量方法及对数据的处理和对结果的分析。APQP 小组负责协助质量管理员完成测量系统的分析和改进。 4、定义 4.1测量设备：实现测量过程所必需的测量仪器，软件，测量标准，标准样品或辅助设备或 它们的组合。 4.2测量系统：是对被测特性赋值的操作、程序、量具、设备、软件、环境以及操作人员 的集合。 4.3偏倚：对相同零件上同一特性的观测平均值与真值（参考值）的差异。 4.4稳定性：经过一段长期时间下，用相同的测量系统对同一基准或零件的同一特性进行 测量所获得的总变差。 4.5线性：在测量设备预期的工作（测量）量程内，偏倚值的差异。 4.6重复性：用一位评价人使用相同的测量仪器对同一特性，进行多次测量所得到的测量 变差。 4.7再现性：不同评价人使用相同的测量仪器对同一产品上的同一特性，进行测量所得的 平均值的变差。 4.8零件间变差：是指包括测量系统变差在内的全部过程变差。 4.9评价人变差：评价人方法间差异导致的变差。 4.10总变差：是指过程中单个零件平均值的变差。 4.11量具：任何用来获得测量结果的装置，包括判断通过/不通过的装置。 5、工作程序 5.1 测量系统分析实施时机
司 页码：第2页共8页编号:xxxxxxxxxxxxxxx xxxxxxx 5.1.1新产品在生产初期，参见“产品实现策划控制程序”HNFH QP-08。 5.1.2控制计划中指定的检验项目每年需做MSA。 5.1.3客户有特殊要求时，按客户要求进行。 5.1.4测量系统不合格改善后需重新进行分析。 5.2测量设备的选择 a) 有关人员在制定控制计划及作业指导书时，应选择适宜的测量设备，既要经济合理， 又要确保测量设备具有足够的分辩率，使用测量结果真实有效。 b) 选择测量设备时，建议其可视分辩率应不低于特性的预期过程变差的十分之一（即可 取过程公差的十分之一，例如:特性的变差为0.1，测量设备应能读取0.01的变化）,关 键特性可按此规定选择合适精度的测量设备。一般特性，测量设备可视分辩率最低不 能低于预期过程变差的三分之一。 5.3制定“MSA计划” 5.3.1对于新产品，项目小组根据产品质量先期策划进度要求，至少针对控制计划中规定 的关键特性的测量设备制定“MSA计划”，经项目负责人审核、品质部部长批准后，由项目小组组织实施。 5.3.2对于批产产品，由品质部根据控制计划要求及现行产品生产情况，制定“MSA计 划”，经品质部部长批准后，组织实施。 5.4实施 5.4.1按照计划的方法及时组织实施评价，评价人的选择应从日常操作该测量设备的人 中挑选。 5.4.2规定数量的样品必须从过程中选取并代表其整个工作范围，即特性值包含整个公差 范围。 5.4.3必须对每一零件编号以便于识别。 5.4.4确保测量设备的分辩率和测量方法符合规定的要求。 5.4 .5对测量数据予以分析评价，出具测量系统分析报告。
stm32超声波测距汇总
嵌入式系统及应用开放性实验报告 Stm32 HC-SR04超声波测距
第一章绪论 1.1STM32超声波测距系统 1.1.1 HC-SR04超声波测距模块简介 HC-SR04 超声波测距模块可提供2cm-400cm 的非接触式距离感测功能，测距精度可达高到3mm；模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。 使用电压：DC---5V 静态电流：小于2mA 电平输出：高5V 低0V 感应角度：不大于15度 探测距离：2cm-450cm 高精度：可达3mm 1.1.2 HC-SR04超声波测距模块原理 采用IO 口TRIG 触发测距，给TRIG至少10us 的高电平信号; 模块自动发送8个40khz 的方波，自动检测是否有信号返回； 有信号返回，通过IO口ECHO输出一个高电平，高电平持续的时间就是超 声波从发射到返回的时间。 测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2; T（℃）={（V25-Vsense）/Avg_Slope}+25 V25=Vsense 在25 度时的数值（典型值为： 1.43）。 Avg_Slope=温度与Vsense 曲线的平均斜率（单位为mv/℃或uv/℃）（典型值为4.3Mv/℃）。 利用以上公式，我们就可以方便的计算出当前物体超声波模块之间的距离。 程序中使用: 测试距离=高电平时间*声速(340M/S))/2 这个公式 1.2 设计要求 使用ARM开发板上硬件资源与超声波模块结合，编程实现实时距离显示功能，通过数码管实时显示距离，并在距离小于设定报警距离时使用蜂鸣器报警。1.3 总体设计方案及框图
1.3.1 距离测量及获取方法 通过设置定时器，开启中断，读取ECHO 输出高电平的持续时间，计算结果 作为当前距离。1.3.2 总体设计方案 实时距离: 本超声波测距系统可实现对距离的实时测量，并不断显示在数码 管上 保持距离: 用户可通过按键使得当前距离值在数码管保持， 也可再次返回对 距离的实时测量，此模式下距离小于报警值不会报警，仅为显示模式。 两种模式相互转换，并且可以在距离保持状态时通过按键进入修改报警距离模式，如果实测距离小于下限值，蜂鸣器报警，当距离大于下限值时，报警自动停止。 1.3.3 程序框图 K5 按下 K6按下 否 是 K7按下 是 否 否 超声波测距数码管显示距离K4是否按下 显示当前距离K7是否按下 开始初始化 数码管及按键扫描 SV++ SV-- K1是否按下
超声波测距在机器人避障中的应用毕业论文
超声波测距在机器人避障中的应用毕业论文 目录 绪论 (1) 1课题设计目的及意义 (1) 1.1设计的目的 (1) 1.2设计的意义 (1) 2超声波测距仪的设计思路 (1) 2.1超声波测距原理 (1) 3课题设计的任务和要求 (2) 第一章超声波测距系统硬件设计 (2) 1 系统设计 (2) 2 51系列单片机的功能特点 (3) 3系统硬件结构的设计 (3) 3.1 单片机显示电路原理 (4) 3.2 超声波发射电路 (4) 3.3 超声波检测接收电路 (4) 3.4超声波测距系统的总电路 (5) 第二章超声波测距系统的软件设计 (5) 1 超声波测距仪的算法设计 (5) 2主程序流程图 (6) 3超声波发生子程序和超声波接收中断程序 (7) 4 系统的软硬件的调试 (7) 第三章超声波测距系统在智能机器人中的应用 (7) 1 避障系统设计思想 (8) 2 硬件设计 (8) 3 软件设计 (9) 总结 (12) 致谢 (13) 参考文献 (14) 附录 (15)
绪论 1课题设计目的及意义 1.1设计的目的 随着科学技术的快速发展，超声波将在测距仪中的应用越来越广。但就目前技术水平来说，人们可以具体利用的测距技术还十分有限，因此，这是一个正在蓬勃发展而又有无限前景的技术及产业领域。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。 1.2设计的意义 随着科技的发展，人们生活水平的提高，城市发展建设加快，城市给排水系统也有较大发展，其状况不断改善。但是，由于历史原因合成时间住的许多不可预见因素，城市给排水系统，特别是排水系统往往落后于城市建设。因此，经常出现开挖已经建设好的建筑设施来改造排水系统的显得非常重要。而设计研制箱涵排水疏通移动机器人的自动控制系统，保证机器人在箱涵中自由排污疏通，是箱涵排污疏通机器人的设计研制的核心部分。控制系统核心部分就是超声波测距仪的研制。因此，设计好的超声波测距仪就显得非常重要了。这就是我设计超声波测距仪的意义。 2超声波测距仪的设计思路 2.1超声波测距原理 发射器发出的超声波以速度υ在空气中传播，在到达被测物体时被反射返回，由接收器接收，其往返时间为t，由s=vt/2即可算出被测物体的距离。由于超声波也是一种声波，其声速v与温度有关，下表列出了几种不同温度下的声速。在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的。如果测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法加以校正。 表1-1 超声波波速与温度的关系表
超声波测距实验报告
电子信息系统综合设计报告 超声波测距仪
目录 摘要 (3) 第一章绪论 (3) 1.1 设计要求 (3) 1.2 理论基础 (3) 1.3 系统概述 (4) 第二章方案论证 (4) 2.1 系统控制模块 (5) 2.2距离测量模块 (5) 2.3 温度测量模块 (5) 2.4 实时显示模块 (5) 2.5 蜂鸣报警模块 (6) 第三章硬件电路设计 (6) 3.1 超声波收发电路 (6) 3.2 温度测量电路 (7) 3.3 显示电路 (8) 3.4 蜂鸣器报警电路 (9) 第四章软件设计 (10) 第五章调试过程中遇到的问题及解决 (11) 5.1 画PCB及制作 (11) 5.2 焊接问题及解决 (11) 5.3 软件调试 (11) 实验总结 (13) 附件 (14) 元器件清单 (14) HC-SR04超声波测距模块说明书 (15) 电路原理图 (17) PCB图 (17) 程序 (18)
摘要 该系统是一个以单片机技术为核心,实现实时测量并显示距离的超声波测距系统。系统主要由超声波收发模块、温度补偿电路、LED显示电路、CPU处理电路、蜂鸣器报警电路等5部分组成。系统测量距离的原理是先通过单片机发出40KHz 方波串，然后检测超声波接收端是否接收到遇到障碍物反射的回波，同时测温装置检测环境温度。单片机利用收到回波所用的时间和温度补偿得到的声速计算出距离，显示当前距离与温度，按照不同阈值进行蜂鸣报警。由于超声波检测具有迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制的特点，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在生产生活中得到广泛的应用，例如超声波探伤、液位测量、汽车倒车雷达等。 关键词：超声波测距温度测量单片机 LED数码管显示蜂鸣报警 第一章绪论 1.1设计要求 设计一个超声波测距仪，实现以下功能： (1)测量距离要求不低于2米； (2)测量精度±1cm； （3）超限蜂鸣器或语音报警。 1.2理论基础 一、超声波传感器基础知识 超声波传感器是利用晶体的压电效应和电致伸缩效应，将机械能与电能相互转换，并利用波的特性，实现对各种参量的测量。 超声波的传播速度与介质的密度和弹性特性有关，与环境条件也有关： 在气体中，超声波的传播速度与气体种类、压力及温度有关，在空气中传播速度为C=331.5+0.607t/0C (m/s) 式中，t为环境温度，单位为0C. 二、压电式超声波发生器原理 压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。它有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收器了。 三、超声波测距原理 由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在空气中传播的距离较远，因而超声波
超声波测距系统(论文)正文、结论、参考文献等(1)
1 绪论 1.1 超声波技术的广泛应用 超声的研究和发展，与媒质中超声的产生和接收的研究密切相关。1883年Galton 首次制成超声气哨，其原理是将压缩气体经过狭缝喷嘴形成气流，吹动圆形刀口振动形成共振腔，从而产生超声。此后又出现了各种形式的汽笛和液哨等机械型超声换能器。由于这类换能器成本低，所以经过不断改进，至今仍广泛地用于超声处理技术中。 20世纪初，电子学的发展使人们能利用某些材料的压电效应和磁致伸缩效应制成各种机电换能器。1917年，法国物理学家Paul Langevin用天然压电石英制成了夹心式超声换能器，并成功地应用于水下探测潜艇。随着军事和国民经济各部门中超声应用的不断发展，又出现更大超声功率的磁致伸缩换能器，以及各种不同用途的电动型、电磁力型、静电型等多种超声换能器。 材料科学的发展，使得应用广泛的压电换能器也由天然压电晶体发展到机电耦合系数高、价格低廉、性能良好的压电陶瓷、人工压电单晶、压电半导体以及塑料压电薄膜(PVDF)[1]等。产生和检测超声波的频率，也由几十千赫提高到上千兆赫。产生和接收的波型也由单纯的纵波扩大为横波、扭转波、弯曲波、表面波等。如频率为几十兆赫到上千兆赫的微型表面波都己成功地用于雷达、电子通信和成像技术等方面。 利用超声波作为定位技术是蝙蝠等一些无目视能力的生物作为防御及捕捉猎物生存的手段，也就是由生物体发射不被人们听到的超声波(20kHz以上的机械波)，借助空气媒质传播由被待捕捉的猎物或障碍物反射回来的时间间隔长短与被反射的超声波的强弱判断猎物性质或障碍位置的方法。由于超声波的速度相对于光速要小的多，其传播时间就比较容易检测，并且易于定向发射，方向性好，强度好控制，因而人类采用仿真技能利用超声波测距。超声波测距是一种利用声波特性、电子计数、光电开关相结合来实现非接触式距离测量的方法。它在很多距离探测应用中有很重要的用途，包括非损害测量、过程检测、机器人检测和定位、以及流体液面高度测量[2]等。 超声波方法在某些方面具有突出的优点： （1）超声波对色彩、光照度不敏感，可用于识别透明及漫反射性差的物体(如玻璃、抛光体)； （2）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；
基于单片机的超声波测距仪设计
基于单片机的超声波测距仪设计
基于单片机的超声波测距仪设计 1总体设计方案介绍 1.1超声波测距原理 发射器发出的超声波以速度υ在空气中传播，在到达被测物体时被反射返回，由接收器接收，其往返时间为t，由s=vt/2即可算出被测物体的距离。由于超声波也是一种声波，其声速v 与温度有关，下表列出了几种不同温度下的声速。在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的。如果测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法加以校正。 表1-1 超声波波速与温度的关系表 表1-1 1.2超声波测距仪原理框图如下图 单片机发出40kHZ的信号，经放大后通过超声波发射器输出；超声波接收器将接收到的超声波信号经放大器放大，用锁相环电路进行检波处理后，启动单片机中断程序，测得时间为t，再由软件进行判别、计算，得出距离数并送LED
显示。 图1-1 超声波测距仪原理框图 2 系统的硬件结构设计 硬件电路的设计主要包括单片机系统及显示电路、超声波发射电路和超声波检测接收电路三部分。单片机采用AT89C51或其兼容系列。采用12MHz高精度的晶振，以获得较稳定时钟频率，减小测量误差。单片机用P1.0端口输出超声波换能器所需的40kHz的方波信号，利用外中断0口监测超声波接收电路输出的返回信号。显示电路采用简单实用的4位共阳LED数码管，段码用74LS244驱动，位码用PNP三极管8550驱动。 2.1 51系列单片机的功能特点及测距原理 2.1.1 51系列单片机的功能特点 5l系列单片机中典型芯片(AT89C51)采用40引脚双列直插封装(DIP)形式，内部由CPU，4kB的ROM，256 B的RAM，2个16b的定时／计数器TO和T1，4个8 b的工／O端I：IP0，
基于单片机超声波测距仪的设计本科毕业论文
毕业设计（论文） 设计（论文）题目：基于单片机的超声波测距 仪的设计
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日