【2017年整理】毕业论文_超声波测距系统设计(邓远超).doc

毕业设计（论文） 标 题：超声波测距系统设计 学生姓名：邓远超 系 部：电子工程系 专 业：应用电子技术 班 级：高电子0701班 指导教师：王维斌 株洲职业技术学院教务处制 目录 摘 要 I 1绪 论 1 1.1 超声波测距研究意义及发展概况 1 1.2 超声波特性及超声换能器现状 2 2超声波测距系统的原理及设计方案 5 2.1 超声波发生器及测距原理 5 2.2 方案的设计 6 2.3 超声波的电路设计 8 2.4 超声波发射与接收电路 13 3软件设计 19 3.1主流程图 19 3.2温度读取程序 19 3.3 LCD显示流程图 20 3.4外中断服务程序 21 3.5超声波发射程序 21 结论 23 参考文献 24 附录1 部分程序 25 附录2 总电路图 28 后记 29 摘 要 本文介绍了一种基于单片机的超声波测距系统。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，并且描述了系统研制的理论基础。文章概述了超声检测的发展及基本原理，介绍超声传感器的原理及特性，并且在介绍超声测距系统的基础上．提出了系统的总体构成。利用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，并且声测距是一种非接触式的检测方式。与其它方法相比，如电磁的或光学的方法，它不受光线、被测对象颜色等影响。对于被测物处于黑暗、灰尘、烟雾、电磁干扰、有毒等恶劣的环境下有一定的适应能力，可以应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控，也可用于如液位、井深、管道长度的测量等场合。测量时与被测物体无直接接触，能够清晰稳定地显示测量结果。超声波 测距 单片机 1绪 论 由于超声波指向性强，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。利用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，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在移动机器人的研制上也得到了广泛的应用。 由于超声波指向性强，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。利用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，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在移动机器人的研制上也得到了广泛的应用。～10”Hz 的频率范围，相当于从大约3 小时振动一次的次声到波长短于固体中原子间距的分子热振动。振动频率在16Hz ～20kHz 之间的机械波，能为人耳所闻，称为声波；低于16Hz 的机械波，称为次声波；高于20kHz 的机械波，称为超声波，而高于100 MHz 的机械波，则称之为特超声波。 由于人耳听域有限，所以在自然界中似乎超声不存在，其实超声是广泛存在的。人耳听到的声音只是自然界声音的一部分，即可听声部分，而即使是可听声部分的声音，有时仍然含有超声成分，只是人耳听不到。比如：自然界中许多动物发出的声音中就含有超声成分，蝙蝠是最出名的。它可以利用超声进行探测洞穴、捕获昆虫，人类从18 世纪就开始研究它，一直延续至今，并利用仿生学的原理制造出雷达等探测工具。在我国，解放前超声的研究是个空白。解放后不久，出现了很少量的超声学研究。大规模的超声研究开始于1965 年。到目前，我国在超生学的各个领域都开展了研究和应用。有不少的项目和成果达到了国际水平。 同其它声波一样，超声波的传播速度取决于介质密度和介质的弹性常数。在大气条件下，超声波在相同传播介质中的传播速度是一样的，而且，在相当大的频率范围内，声速是固定不变的。空气中的声波传播速度c 可近似地表示为： C≈331.4≈331.4+0.6T(m/s)　　　 (1.1) 其中T 是空气介质的温度（C ）。因为声波是借助于传播介质中的质点运动而传播的，其传播方向与其振动方向一致，所以空气中的声波属于纵向振动的弹性机械波。在理想介质中，描述简谐声波向x 正方向传播的质点位移运动可表示为： S(t)=A(x)cos(t+kx)=Aecos(t+kx) (1.2) 式中，s (t）表示质点的位移；A是振动初始条件决定的常数；，t 分别表示角频率和时间；x 为声波的传播距离（也称为射程）；k = / c 称为波数；a 为衰减系数。由此可见，在传播过程中声波的振幅A (x)将随距离x 的增加而呈指数形式衰减。衰减系数与声波频率及传播介