超声波测距系统设计_毕业论文.doc

PAGE PAGE 2 毕业设计（论文） 标 题： 超声波测距系统设计 学生姓名： 陈江 系 部： 电子工程系 专 业： 应用电子技术 班 级： 高电子0501班 指导教师： 王维斌 株洲职业技术学院教务处制 目 录 摘要 …………………………………………………………………(Ι) 1、绪论 ………………………………………………………………1 1．1超声波传感器的类型…………………………………………2 1．2压电式超声波发生器原理 ……………………………2 1．3超声传感器的特性 ……………………………………3 1．4速度影响因素及其补偿 ………………………………3 1．5超声波测量距离的原理 …………………………………3 2、超声波测距仪总体结构 …………………………………………5 2．1主控芯片的选择 …………………………………………5 2．2单片机AT89S51 的外围电路 …………………………7 3、超声波发射 ………………………………………………………10 3．1 多谐振荡器特点……………………………………………10 3．2非对称式多谐振荡器工作原理……………………………10 3．3超声波发射电路……………………………………………11 4、超声波接收 ………………………………………………………13 4．1接收放大器的方案设计……………………………………13 4．2超声波接收电路……………………………………………13 5、测温芯片AD590 ……………………………………………………15 5．1 AD590简介 ………………………………………………15 5．2 AD590的工作原理的内部结构……………………………16 5．3 测温电路的设计 ………………………………………17 6 系统软件设计………………………………………………………18 6.1 系统软件结构 ……………………………………………18 结论 ……………………………………………………………………19 参考文献 ………………………………………………………………20 附录 …………………………………………………………………21 后记 ……………………………………………………………………30 PAGE 30 摘 要 文中介绍了一种以单片机AT89S51作为主控制器，最终用7段数码管显示测量距离的超声波测距仪的设计方法。在设计中通过检测超声波信号从发送到接收的时间间隔t，计算出测量距离s。但是考虑到超声波传播速度受温度的影响较大，因此系统中还采用了温度传感器AD590来检测周围环境温度，对超声波的传播速度进行温度补偿，提高测量的精度。 本设计是以单片机为核心的测距仪器，可以实现预置、多端口检测、显示等多种功能,并且成本低、精度高、操作简单、工作稳定可靠。从而实现直接的查看距离值、显示、输出控制的功能。 关键词：超声波；测距；测量误差；温度补偿； AT89S51 1 绪论 虽着电子技术的发展,出现了微波雷达测距、激光测距及超声波测距。前2种方法由于技术难度大,成本高,一般仅用于军事工业,而超声波测距则由于其技术难度相对较低,且成本低廉,适于民用推广。这项技术也可用于工业测量领域。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。随着自动测量和微机技术的发展，超声波测距的理论已经成熟，超声波测距的应用也非常广泛。超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、有灰尘、烟雾、电磁干扰、有毒等恶劣的环境下有一定的适应能力。因此在液位测量、机械手控制、车辆自动导航、物体识别等方面有广泛应用。特别是应用于空气测距，由于空气中波速较慢，其回波信号中包含的沿传播方向上的结构信息很容易检测出来，具有很高的分辨力，因而其准确度也较其它方法为高；而且超声波传感器具有结构简单、体积小、信号处理可靠等特点。因此本设计也是利用超声波来测量距离。 1．1超声波传感器的类型 为了研究和利用超声波，人们已经设计和制成了许多超声波发生器。总体上讲，超声波发生器可以分为两大类：一类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波。电气方式包括压电型、磁致伸缩型和