基于单片机的超声波测距仪设计

摘要

    

在空气介质中，超声测距传感器因其性能好，价格低廉、使用方便。在现场机器人定位系统、车辆自动导航、车辆安全行驶辅助系统、城市交通管理和高速公路管理监测系统，以及河道、油井和仓库及料位的探测中都有应用。由于超声波传播不易受干扰，能量消耗缓慢，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，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。为此，深入研究超声波的产生与传播规律、开发高性能超声波换能器及其收发电路，对于超声波检测技术的发展具有十分重要的现实意义。本文详细介绍了一种利用单片机设计的软件控制的超声波非接触式测距系统，该系统以空气中超声波的传播速度为确定条件，利用反射超声波测量待测距离。介绍了超声检测技术的发展进程和超声波测距系统的理论基础，并在此基础上，提出了系统的设计方案，简述了超声传感器的远离及特性，研究了超声传感器的发射及接收电路。在论文研究过程中对各部分电路及系统进行了实验，实验表明，各主要波形及技术指标均达到设计要求。该系统具有硬件结构简单、成本低、工作可靠、流程清晰、精度高等优点，并能实现距离的实时显示。在有限范围的距离测量具有较高的精度和可靠性。

关键词：超声波传感器，超声波测距，单片机，电路

 

Abstract

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Key words: Ultrasonic sensors, distance measurement, microprocessor, circuit

目录

第一章 绪论6

1.1 研究背景和意义6

1.2 本领域的研究历史与现状7

1.3 课题的主要内容8

1.4 本章小结8

第二章 超声波测距原理与单片机简介9

2.1 超声波测距原理9

2.1.1超声波概述9

2.1.2 超声波传感器原理及特性9

2.1.3 超声测距原理12

2.1.4 超声波换能器13

2.2 单片机概述14

2.2.1 单片机定义14

2.2.2单片机组成及应用15

2.2.3 AT89C52简介及性能指标16

2.3 本章小结18

第三章 超声波测距系统设计19

3.1电路工作原理及设计19

3.2 超声波测距系统的工作过程19

3.3 系统整体图20

3.4 超声波发射电路22

3.5 数码管限流电路23

3.6 数码管驱动电路24

3.7 超声波指示电路25

3.8 超声波接收电路25

3.9 本章小结26

第四章 系统软件结构27

4.1 系统软件介绍27

4.1.1 Proteus软件27

4.1.2  Kiel编程软件28

4.2 主程序28

4.2.1 超声波发生子程序29

4.2.2超声波检测子程序30

4.2.3超声波中断子程序30

4.3 本章小结31

第五章  设计成果分析及改进32

5.1 设计过程及分析32

5.2 误差分析及改进措施33

第六章  总结与展望34

参考文献35

致谢37

附录38

源程序代码38