超声波测距方案.pdf

超声波测距仪的设计

学院：光电信息与计算机工程

专业：电子信息工程

组长：邹佳鑫

组员：高正、周孟

2012年6月20日

目录

绪论1

Ⅰ.1课题设计的目的及意义1

Ⅰ.2超声波测距仪设计思路1

Ⅰ.3课题设计的任务及要求1

1课题的方案设计与论证错误！未定义书签。

1.1系统整体方案设计错误！未定义书签。

1.2系统整体方案论证错误！未定义书签。

2系统的硬件结构设计错误！未定义书签。

2.1单片机的功能及超声波测距的原理错误！未定义书签。

2.2超声波发射电路错误！未定义书签。

2.3超声波检测接收电路错误！未定义书签。

2.4超声波测距系统的硬件电路设计错误！未定义书签。

3系统的软件设计错误！未定义书签。

3.1超声波测距仪的算法设计错误！未定义书签。

3.2主程序流程图错误！未定义书签。

3.3超声波发生子程序与超声波接收中断程序错误！未定义书签。

3.4系统软件的调试错误！未定义书签。

总错误！未定义书签。

参考文献错误！未定义书签。

附录一超声波测距电路原理图错误！未定义书签。

附录二超声波测距电路版图错误！未定义书签。

附录三程序清单错误！未定义书签。

Ⅰ.1课题设计目的及意义

Ⅰ.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。

Ⅰ.1.2设计的意义

随着科技的发展，人们生活水平的提高，城市发展建设加快，城市给排水系

统也有较大发展，其状况不断改善。但是，由于历史原因合成时间住的许多不可

预见因素，城市给排水系统，特别是排水系统往往落后于城市建设。因此，经常

出现开挖已经建设好的建筑设施来改造排水系统的现象。城市污水给人们带来了

困扰，因此箱涵的排污疏通对大城市给排水系统污水处理，人们生活舒适显得非

常重要。而设计研制箱涵排水疏通移动机器人的自动控制系统，保证机器人在箱

涵中自由排污疏通，是箱涵排污疏通机器人的设计研制的核心部分。控制系统核

心部分就是超声波测距仪的研制。因此，设计好的超声波测距仪就显得非常重要

了。这就是我设计超声波测距仪的意义。

Ⅰ.2超声波测距仪的设计思路

Ⅰ.2.1超声波测距原理[1，2]

发射器发出的超声波以速度υ在空气中传播，在到达被测物体时被反射

返回，由接收器接收，其往返时间为t，由s=vt/2即可算出被测物体的距离。

由于超声波也是一种声波，其声速v与温度有关，下表列出了几种不同温度

下的声速。在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的。如

果测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法加以校正。

表1-1超声波波速与温度的关系表

温度-30-20-100102030100

（℃）

声速（m313319325323338344349386

／s）

Ⅰ.2.2超声波测距仪原理框图如下图

单片机发出40kHZ的信号，经放大后通过超声波发射器输出；超声波接收

器将接收到的超声波信号经放大器放大，用锁相环电路进行检波