超声波测距设计毕业论文.doc

超声波测距设计毕业论文 目 录 摘 要 I Abstract II 第一章 绪论 1 1.1 课题设计目的及意义 1 1.1.1设计的目的 1 1.1.2设计的意义 1 1.2国内外研究动态 1 1.3课题研究的主要内容 2 第二章 总体方案 3 2.1 方案选择 3 2.2超声波测距仪的设计思路 3 2.2.1 超声波测距原理 3 2.2.2 超声波测距原理框图 3 2.3元器件选择 4 第三章 系统的硬件结构设计 5 3.1 STC89C52单片机的功能及特点 5 3.2 单片机最小系统 8 3.3 超声波测距模块 9 3.3.1 HC-SR04实物图 9 3.3.2主要技术参数 10 3.3.3 HC-SR04工作原理 10 3.4超声波发射电路 10 3.5 超声波接收电路 11 3.6 DSB18B20温度传感器 12 3.6.1 实物与引脚定义 12 3.6.2 DS18B20主要特性 13 3.7语音播报模块 13 3.8显示单元 15 第四章 系统的软件设计 17 4.1 超声波测距的算法设计 17 4.2 主程序流程图 17 4.3 超声波发生子程序和超声波接收中断程序 18 4.4 语音模块子程序 20 第五章 温度补偿 22 5.1 设计方案 22 5.2硬件设计 23 5.2.1温度采集电路 23 5.3软件设计 24 5.3.1温度采集 24 5.3.2温度补偿设计及距离计算 28 第六章总结 30 致 谢 31 参考资料 32 附录一 实物图 33 附录二 原理图 34 附录三 源程序 35 第一章 绪论 1.1 课题设计目的及意义 1.1.1设计的目的 由于超声测距是一种非接触检测技术，不受光线、被测对象颜色等的影响，较其它仪器更卫生，更耐潮湿、粉尘、高温、腐蚀气体等恶劣环境，对于被测物处于黑暗、有灰尘、烟雾、电磁干扰等恶劣环境有一定的适应能力。具有少维护、不污染、高可靠、长寿命等特点。因此可广泛应用于纸业、矿业、电厂、化工业、水处理厂、污水处理厂、农业用水、环保检测、食品（酒业、饮料业、添加剂、食用油、奶制品）、防汛、水文、明渠、空间定位、公路限高料位测量、车辆自动导航、物体识别与定位、车辆安全行驶辅助系统乃至地形地貌探测等许多领域中。可在不同环境中进行距离准确度在线标定，可直接用于水、酒、糖、饮料等液位控制，可进行差值设定，直接显示各种液位罐的液位、料位高度。因此，超声在空气中测距在特殊环境下有较广泛的应用。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于实现实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的指标要求。随着测距的技术进步，测距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 生活中超声波测距中的应用越来越广，但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，满足日益发展的社会需求，因此研究超声波测距系统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国内外研究动态 国外在提高超声波测距方面做了大量的研究，国内一些学者也作了相关的研究。目前超声波测距方法主要有三种：（1）相位检测法：精度高，但检测范围有限；（2）声波幅值检测法：易受反射波的影响；（3）渡越时间法：工作方式简单，直观。现在对超声波测距的精度主要取决于所测的超声波传输时间和超声波在介质中的传输速度，二者中以传输时间的精度影响较大，所以大部分文献采用降低传输时间的不确定度来提高测距精度。温度对传感器的影响也很大，因此，需要用温度传感器进行校正，目前相位探测法和声谱轮廓分析法或二者结合起来的方法是主要的降低探测传输不确定度的方法。 1.3课题研究的主要内容 为了实现准确测出物体之间的距离的目的，设计了一个超声波测距的方案。超声波测距通过发出超声波并接收反射回来的回波，并通过单片机的计算就可以知道物体的距离。应用以下三种技术： a、单片机技术：STC89C52系列的单片机具有体积小，重量轻，结构较为简单，成本低廉，可以实现一般的控制功能的优点。而且单片机更适用应用于小型的嵌入式系统，因此它得到了广泛的应用。现代人类生活大部分电子和机械产品中都会集成有单片机。 b、超声波测距技术：超声波测距技术与一般测距技术相比，具有操作方便、系统简单以及计算简单的优点。 c、显示技术：数据处理，数码管显示测出与物体之间的距离。 d、语音模块技术：ISD1730A芯片来语音播报距离。 第二章 总体方案 2.1 方案选择