超声波测距报告word(详细的)教程.doc

《检测与转换技术B》课程综合练习 超声波测距装置 其功能：此装置能够测量出装置（超声波发射点）与障碍物之间的距离, 并通过4位LED数码管显示出装置与障碍物之间的距离（单位为mm）。 测试原理：采用两个超声波探头分别进行超声波的发射和接收，通过超声波发射探头向某一方向发出超声波，在发射的同时开始采用计时器计时，超声波在空气中传播，途中若碰到障碍物就会立即返回来，超声波接收器一旦收到反射波就停止计时器，读出时间t。(超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即:s=340t/2)。 在测距的时候。本系统利用一片89c52单片机对超声波信号循环不断地进行采集。系统包括超声波测距单元（超声波集成模块）、89c52单片机控制、蜂鸣器报警模块和数码管显示模块。这个设计能够连续测距，数据经过单片机的处理后，用4位数码管显示所测量得到的距离，若计时器溢出，或距离超过2500mm，蜂鸣器会发出鸣叫声进行报警。 二丶设计方法： 在测距的时候。本系统利用一片89C52单片机作为控制中心，通过单片机其中的一个I/O口对超声波发射器进行控制，（I/O口为高电平时，触发超声波发射电路发出超声波）,此时在另一个单片机I/O端口等待信号的返回（若有信号返回则此端口为低电平）。 信号循环不断地进行采集。系统包括超声波测距单元（超声波集成模块）、89c52单片机控制、蜂鸣器报警模块和数码管显示模块。这个设计的汽车倒车雷达要能够连续测距，数据经过单片机的处理后，用4位数码管显示所测量得到的距离，若计时器溢出，或距离超过2500mm，蜂鸣器会发出鸣叫声进行报警。 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。基本工作原理： (1)采用IO口TRIG触发测距，给至少10us的高电平信号; (2)模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回； (3)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; 所设计出来的超声波测距系统各模块如下图·1所示 图·1 三·设计过程 3.1单片机最小系统 单片机系统拓展基本的基础最小系统是指一个真正可用的单片机最小配置系统。对于8单片机，由于片内有程序存储器，只外接时钟电路和复位电路就组成了最小系统。20 kHz的机械波，它可以沿直线方向传播，而且传播的方向性好，传播的距离也较远，在介质中传播时遇到障碍物在入射到它的反射面上就会产生反射波。由于超声波的以上几个特点，所以超声波被广泛地应用于物体距离的测量、厚度等方面。而且，超声波的测量是一种比较理想的的非接触式的测距方法。 当进行距离的测量时，由安装在同一水平线上的超声波发射器和接收器完成超声波的发射与接收，并且同时启动定时器进行计数。首先由超声波发射探头向前方发射超声波并同时启动定时器计时，超声波在空气中传播的途中一旦遇到障碍物后就会被反射回来，当接收探头收到反射波后就会给负脉冲到单片机使其立刻停止计时。这样，定时器就能够准确的记录下了超声波发射点至障碍物之间往返传播所用的时间t（s）。由于在常温下超声波在空气中的传播速度大约为340 m/s，所以障碍物到发射探头之间的距离为： S=340×t/2=170×t 3.2.1 超声波发射电路设计 超声波发射电路是由超声波探头和超声波放大器组成。超声波探头将电信号转换为机械波发射出去，而单片机所产生的40 kHz的方波脉冲需要进行放大才能将超声波探头驱动将超声波发射出去，所以发射驱动实际上就是一个信号的放大电路，本设计选用74LS04芯片进行信号放大，超声波发射电路如图·3所示。 工作时，由单片机产生40 kHz的脉冲从P0.1口向超声波的发射电路部分发出信号，再经74LS04放大电路放大后，驱动超声波探头将超声波发射出去。 图·3 3.2.2 超声波接收电路设计 由于超声波在空气中的传播过程中是有衰减的，如果距离较远，那么超声波接收电路所接收到的超声波信号就会比较微弱，因此需要对接收到的信号进行放大而且放大的倍数也要比较大。超声波接收电路主要是由集成电路CX20106A芯片电路构成的，CX20106A芯片电路可以对超声波信号进行放大、限幅、带通滤波、峰值检波、整形、比较等功能，比较完之后超声波接收电路会输出一个低电平到单片机去请求中断，当即单片机停止计时，并开始去进行数据的处理。 CX20106A芯片的前置放大器具有自动增益控制的功能，当测量的距离比较近时，放大器不会过载；而当测量距离比较远时，