基于51单片机的超声波测距系统的毕业设计 .pdfVIP

中北大学毕业论文

摘要

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。

系统的设计主要包括两部分，即硬件电路和软件程序。硬件电路主要包括单片机电

路、发射电路、接收电路、显示电路和电源电路，另外还有复位电路和LED控制电路等。

采用以STC89C51单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪的硬件

电路。整个电路采用模块化设计，由信号发射和接收、供电、温度测量、显示等模块组

成。发射探头的信号经放大和检波后发射出去，单片机的计时器开始计时，超声波被发

射后按原路返回,在经过放大带通滤波整形等环节,然后被单片机接收,计数器停止工作并

得到时间。温度测量后送到单片机,通过程序对速度进行校正,结合两者实现超声波测距

的功能。软件程序主要由主程序、预置子程序、发射子程序、接收子程序、显示子程序

等模块组成。它控制单片机进行数据发送与接收，在一定温度下对超声波速度的校正，

还有实现数据正确显示在LED上。另外程序控制单片机消除各探头对发射和接收超声波

的影响。相关部分附有硬件电路图、程序流程图。

实际的环境对超声波有很大的影响，如外部电磁干扰电源干扰信道干扰等等，空气

的温度对超声波的速度影响也很大。此外供电电源也会使测量差生很大的误差。再设计

的过程中考虑了这些因素，并给出了一些解决方案。

关键词STC89C51超声波测距

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目录

摘要1

第1章绪论3

1.1课题背景及重要意义3

1.2国内超声检测发展综述3

1.3超声波测距存在的问题与课题的意义4

1.4本文主要研究内容4

第2章超声波测距原理与方法6

2.1超声波简介6

2.1.1超声波的三种形式6

2.1.2超声波的物理性质6

2.1.3超声波对声场产生的作用6

2.2超声波传感器介绍7

2.2.1超声波测距原理及结构7

2.2.2超声波传感器选择10

2.2.3超声波测距的原理10

2.2.4发射脉冲宽度11

2.2.5测量盲区12

2.3本章小结13

第3章系统硬件设计14

3.1发射电路设计14

3.1.1发射电路设计方案15

3.1.2发射电路常用方案15

3.1.3超声波发射器的注意事项16

3.2接收电路设计17

3.3单片其他电路设计18

3.3.1LCD显示部分18

3.3.2报警部分19

3.4本章小结20

第4章软件设计和测量结果分析20

4.1系统软件设计20

4.2外部中断子程序21

4.3定时器中断子程序21

4.4实现重要功能的程序分析22

4.4.1实现温度读取功能22

4.4.2实现根据温度转化声速23

4.4.3实现距离计算23

4.5本章小结24

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第5章结论24

参考文献25

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第1章绪论

1.1课题背景及重要意义

近年来，随着电子测量技术的发展，运用超声波作出精