超声波自动测距系统设计毕业论文.doc

超声波自动测距系统设计毕业论文 目　录 前　言 1 第1章 课题研究背景与意义 3 §1.1 课题研究背景 3 §1.2 4 §1.3 汽车倒车雷达的发展趋势 4 §1.4 课题研究 5 第2章 6 §2.1 超声波的简介 6 §2.1.1 超声波的物理性质 6 §2.1.2 超声波对声场产生的作用 6 §2.2 超声波传感器的简介 7 §2.2.1 超声波传感器的结构 8 §2.2.2 超声波传感器的选择 10 §2.2.3 HC-SR04超声波测距模块的简介 11 §2.2.4 超声波测距原理 13 §2.2.5 发射脉冲宽度 14 §2.2.6 测量盲区 14 §2.3 本章小结 16 第3章 17 §3.1 超声波测距系统的整体设计方案 17 §3.2 单片机应用系统概述 17 §3.3 单片机最小系统 18 §3.4 超声波的发射电路设计 19 §3.4.1 发射电路输出波形分析 19 §3.4.2 超声波发射器的注意事项 20 §3.5 超声波的接收电路设计 21 §3.6 显示电路设计 23 §3.6.1 数码管的简介 23 §3.6.2 LED数码管的显示 25 §3.7 报警电路设计 27 §3.7.1 蜂鸣器的驱动 27 §3.7.2 发光二极管的驱动 27 §3.8 本章小结 28 第4章 29 §4.1 系统程序结构 29 §4.1.1 初始化程序 29 §4.1.2 超声波发射接收程序 30 §4.1.3 外部中断子程序 32 §4.1.4 显示程序 32 §4.1.5 显示数据转换程序 33 §4.1.6 显示数据转换程序 33 §4.2 本章小结 34 第5章 35 §5.1 汽车雷达实物 35 图5-1汽车雷达实物 35 §5.2 汽车雷达的调试 35 §5.2.1 软件调试 35 §5.2.2 整机调试 36 §5.3 记录并分析实验结果 36 结　论 38 参考文献 39 致　谢 41 附　录 42 课题研究背景与意义课题研究背景 近年来，随着电子测量技术的发展，运用超声波作出精确测量已成可能。随着经济发展，电子测量技术应用越来越广泛，而超声波测量精确高，成本低，性能稳定则备受青睐。超声波是指频率在20kHz以上的声波，它属于机械波的范畴。超声波也遵循一般机械波在弹性介质中的传播规律，如在介质的分界面处发生反射和折射现象，在进入介质后被介质吸收而发生衰减等。正是因为具有这些性质，使得超声波可以用于距离的测量中。随着科技水平的不断提高，超声波测距技术被广泛应用于人们日常工作和生活之中。一般的超声波测距仪可用于固定物位或液位的测量，适用于建筑物内部、液位高度的测量等。 国内外超声波测距系统的概况 目前超声波测距系统主要是采用微处理器为核心，使用微处理器内部的计时器计时，并结合温度补偿声速等处理手段提高测距精度。但由于超声波传播时间难于精确捕捉，温度对声速的影响等原因，使得超声波测距的精度受到了很大的影响，限制了超声测距系统在测量精度要求更高的场合下的应用。由于微处理计时精度有限和硬件设计的束缚，现有超声波测距系统的测量范围比较低。现有超声波测距系统不仅测量范围有限制，且测量精度有限。 超声波测距仪虽然原理简单，但是由于超声波测距受到许多外界因素制约。因此，如何选择合适的方法提高精度是技术开发的重要瓶颈，国内外学者在提高超声波测距精度方面做了大量的研究。 汽车倒车雷达的发展趋势 随着科技的日新月异，人们对于车辆的功能及行车安全的期望日益增多。因此，近年来许多先进安全系统及驾驶辅助系统相继被开发出来。其中倒车辅助系统是驾驶辅助系统中最先受到嘱目的技术发展，目前己成为高阶新车的标准驾驶辅助配备之一。倒车辅助的发展从倒车警示喇叭开始，经倒车雷达蜂鸣器碰撞警示、数字波段显示技术（利用雷达感测液晶显示距离）等阶段的发展，目前己成功研发液晶显示屏幕技术（即显示距离激活引擎时，显示器会显示轮廓外型并以动态方式显示车辆与障碍物距离）。 超声波测距系统在汽车上的应用可能还会更全面，例如将来可以在汽车的四个角上分别安装上该系统，这样可以降低司机师傅在拐弯的时候擦伤车子，而且可以在汽车前面也安装该系统，可以减少因雾天或是能见度较低的时候汽车撞车事故。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。 车用雷达首先要解决的技术难题就是减少雷达的误报。由于车辆在道路中行驶状况十分复杂，并线、移线、转弯、上下坡及道路两旁的静态护栏、标志牌和各种恶劣天气的影响等，使得雷达对主目标的识别产生较高的误报率。尽管某些雷达