《基于单片机超声波测距系统设计及调试分析》9600字.docx

基于单片机超声波测距系统设计及调试分析

目录

TOC\o1-2\h\u192491.绪论 1

217781.1研究背景及意义 2

83071.2超声波测距的研究现状 2

69621.3本课题主要研究内容 3

32032.基于单片机超声波测距系统设计的总体方案 3

274762.1设计内容 4

287452.2基于单片机超声波测距总体设计方案 4

41293.基于单片机超声波测距系统的硬件电路设计 4

111693.1单片机最小系统模块 4

47303.2语音播报模块 6

293333.3超声波传感器模块 7

46713.4LCD1602液晶显示模块 10

147183.5蜂鸣器报警电路 12

78034.基于单片机超声波测距系统软件程序设计 12

222784.1Keil开发环境及开发语言选择 12

204314.2系统软件设计 13

131555.调试过程及误差分析 16

162075.1实物测试图 16

220825.2误差分析 17

13296.结论 17

28991参考文献 18

摘要：在各种空气化学介质中，超声波定位传感器由于具有工艺性能好，价格低廉、使用方便，在现场机器人自动定位系统、汽车自动导航、车辆安全行驶监测系统、城市交通安全管理和高速公路交通运营安全管理自动监控监测系统，以及各种人工河道、油井和仓库及料位的探测等应用领域均已成功得到广泛应用。由于目前超声波的快速传播不容易被外界所直接干扰，能量消耗缓慢，介质中传播距离较长，超声波通常被广泛应用于各种距离的测量，例如测距和物位测量等均可通过超声波来实现。因此，深入分析和研究超声波的产生与传播规律、开发一种通用高性能超声波换能器及其收发电路，对超声波检测技术的发展具有十分重要的现实意义。

本文介绍了基于单片机的超声波测距原理：STC89C52控制定时器产生一定频率的脉冲，计算从发射到接收回波的时间，从而得到测量距离，数据处理采用lcd1602显示距离，WTD588D语音播报。

关键字：单片机；液晶显示；超声波测距

绪论

1.1研究背景及意义

据有关资料显示，斯帕拉捷最早因蝙蝠在黑夜里可以自由飞翔而成功发现超声波，之后大量研究结果表明，这很可能是由于蝙蝠可以发射一种人耳听不到的声音，并且它们可以根据这个声音来避开障碍物。1912年轰动世界的Titanic号首航碰撞到冰山的沉没事件促使科研者们提出要利用声学的方法来预测冰山的发生，随后的第一次世界大战进一步促进了超声波的研究与发展。近几年来，随着超声波技术的不断研究，再加上其具有高精度、无损、非接触等优点，使得超声波在工业领域中的应用也变的更加广泛。例如，用卷尺测量马路的宽度时，需要横跨马路，阻碍了交通的正常运行，同时还易造成事故，并且测量精度较低。又如对速度移动快的物体进行测量会更加复杂、更加困难，难以连续测量，测量后误差很大，同时还需要耗消耗费大量的人力物力和时间，此时如果利用超声波进行测量就可以省去许多的麻烦，极大的提高了工作效率。与其他测距方法相比而言，超声波测距系统电路易实现、结构简单、价格低，且超声波在传播过程中不受空气能见度、灰尘、烟雾等的影响，在恶劣环境中适应性强，因此超声波测距技术在航海、电子冶金、航空、石油化工、交通、机械制造等工业领域已广泛应用。当然，超声波测距技术在实际应用中也有很多问题。一是超声波信号在空气流动中的频率衰减很大，使回波信号产生较大的起伏，导致回波到达的时间产生较大偏差;二是温度和风速会对超声波的传播造成一定程度的影响。这些因素限制了超声波测距在测量精度要求很高的场合被采用。

1.2超声波测距的研究现状

近十几年以来，国内外已有相关专家和多位学者在对超声波回波信号的处理技术、控制方法以及新型超声波换能器的研发、超声波无线发射信号脉冲的来源选择等技术问题上先后进行了较为深入理论分析和相关实践论证研究，并且制定了提高超声波测距精度的措施，如对影响超声波测距常见的影响因素提出温度补偿、接收回路串入自动增益环节等提高超声波测距的精度。

在超声波测距中，超声波回波的处理至关重要，直接关系到回波前沿的定位和测量所需的时间，进而影响超声波定位系统的精度和反应速度。研究人员针对常规相关峰插值方法在多倍插值、计算复杂、时延估计精度差等问题，结合超声回波信号的窄带通特性和相关峰细化原理，提出了直接提取相关函数包络和包络峰细化的算法，分析并研究了计算的复杂性；我们还分析了超声换能器的带宽特性以及如何针对单脉冲回波特性设计M序列参数。科研者根据雷达信号处理中的脉冲压缩技术，提出了基于FFT的伪随机码包络快速时延估计的算法，信号解调与匹配相关相融合，使计算量大