超声波测距课程设计 .pdfVIP

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目录

前言

1课题设计目的及意义1

1.1设计的目的1

1.2设计的意义1

1.3课题设计的任务和要求1

正文

1课程的方案设计2

1.1系统整体方案2

1.2系统整体方案的论证2

2系统的硬件结构设计2

2.151系列单片机的功能特点及测距原理3

2.1.151系列单片机的功能特点3

2.1.2单片机实现测距原理3

2.2超声波电路结构4

2.3超声波测距系统的硬件电路设计4

2.4PCB版图设计5

3系统软件的设计6

3.1超声波测距仪的算法设计7

3.2主程序流程图7

3.3单片机部分C语言程序8

3.4超声波测距部分C语言程序11

4实物制作17

4.1电路板焊接及连线图17

4.2实物调试效果图18

4.3焊接电路板时所遇问题19

5总结20

6致谢20

附录20

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前言

1课题设计目的及意义

1.1设计的目的

随着科学技术的快速发展，超声波将在测距仪中的应用越来越广。但就目

前技术水平来说，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，以满足日益发展的社会需求，如声纳的发展趋势基本为：研制具

有更高定位精度的被动测距声纳，以满足水中武器实施全隐蔽攻击的需要；继续发

展采用低频线谱检测的潜艇拖曳线列阵声纳，实现超远程的被动探测和识别；研制

更适合于浅海工作的潜艇声纳，特别是解决浅海水中目标识别问题；大力降低潜艇

自噪声，改善潜艇声纳的工作环境。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。在新

的世纪里，面貌一新的测距仪将发挥更大的作用。

1.2设计的意义

查找与超声波测距有关的资料，通过对资料的理解开发设计一种简单的单片机超

声波测距装置。设计完成后，制作PCB版图，最后完成实物的连线。通过设计巩固

对单片机知识的运用，并加强自我动手的能力。

1.3课题设计的任务和要求

了解和掌握超声波传感器的原理、结构、特性和使用方法，超声波探测系统相

关产品及及其国内外研究进展情况，利用单片机、Proteus和KeilC51工具设计出

一种相应的探测识别系统，制作实物并进行测试。

1、了解和掌握该系统相关传感器（3-5种）的技术资料，包括其技术指标、原

理图、封装形式、价格等；

2、查找系统相关产品（3-5种）的技术资料，包括其技术指标、原理图、封装

形式、价格等；

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3、查找与本系统相关论文（最近几年）（3-5篇）；

4、选择一种传感器，利用单片机、Proteus和KeilC51工具设计出一种相应的

探测识别系统，制作实物并进行测试；

5、完成论文。

1课程的方案设计

1.1系统整体方案

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。利用超声波检测距离，设计比较方便，计算处理也较简单，

并且在测量精度方面也能达到农业生产等自动化的使用要求。

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、电动型等；机械方式有加尔统笛、液哨和气

流旋笛等。它们所产生的超声波的频率、功率、和声波特性各不相同，因而用途也

各不相同。目前在近距离测量方面常用的是压电式超声波换能器。根据设计要求并

综合各方面因素，本文采用AT89C51单片机作为控制器，用动态扫描法实现LED数

字显示，超声波驱动信号用单片机的定时器。

1.2系统整体方案的论证

超声波测距的原理是利用超声波的发射和接受，根据超声波传