高精度超聲波測距系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本文共38頁 12937 字

摘要
超聲波作為一種傳輸信息的媒體，由于其本身的直射性和反射性，以及不易受光照、電磁波等外界因素影響的特性，在探傷、測距、測速等多種領(lǐng)域越來越受到重視。
在測距領(lǐng)域，傳統(tǒng)的測距方法都是用一種帶有標(biāo)準(zhǔn)刻度的測量工具進(jìn)行有接觸的測量，這種測量方法雖然被廣泛的應(yīng)用在生活中，但在有些場合卻無法完成測距的任務(wù)，如在井深，液位，管道長度的測量。而且這種方法在數(shù)據(jù)的讀取和保存都需依靠人工的方法，對數(shù)據(jù)的后期處理也相對麻煩。為了克服傳統(tǒng)測距方法在上述場合的不適用，在電子產(chǎn)品發(fā)展中，新興出一種新的測距方法－非接觸測距。
本文介紹了一種以PIC16F73為核心控制器的超聲波測距模塊的設(shè)計(jì)。論文首先介紹了超聲波測距的基本原理，隨后對幾種可性的方案進(jìn)行了方案論證，確定最后的設(shè)計(jì)方案，并對整個(gè)的設(shè)計(jì)方案作了詳細(xì)的介紹。

關(guān)鍵詞： 超聲波、測距、非接觸式、PIC單片機(jī)
Abstract

Ultrasonic is a kind of media that transmits information, It has many speciality,for example pounded and reflection, and not easy to be disturbed by the factors such as light, Hertzian waves. because of these unique advantages, ultrasonic get more and more attention of people on many areas,such as crack detection, range finding and speed trial.
In the area of range finding,the traditional methods are used a measurement tools with calibration standard and contact to the object to measure. Although this method has been widely used in life, but in some occasions, it could not complete range of tasks, such as the range finding of well depth, Level, and the measuring the length of the pipeline.And use this method of reading, the data getting and preservation rely on artificial methods,the data handling in late is also relatively trouble. To overcome the traditional methods ranging occasions in the above does not apply, with the development of electronic products, a new range finding methods-ranging non-contact is emerging.
This paper presents a Ultrasonic Ranging Module design which use PIC16F73 to the core controller. Papers first introduced the Ultrasonic Ranging basic principles , be followed demonstrate several of the plan, and determine the final design, finally describe entire design in detail.

Keyword： ultrasonic， range finding，non-contact，PICsinglechip

目錄

摘要 1
ABSTRACT 2
第一章 緒論 5
1.1 課題背景及重要意義 5
1.2 課題研究的歷史與現(xiàn)狀 5
第二章 超聲波測距的基本原理 7
2.1 超聲波的介紹 7
2.2 超聲波的產(chǎn)生 7
2.3 超聲波測距的原理 8
第三章 方案論證 10
3.1 超聲波傳感器的選擇 10
3.1.1 方案1：收發(fā)一體式 10
3.1.2 方案2：收發(fā)分體式 10
3.1.3 結(jié)論 10
3.2 超聲波發(fā)波方式的選擇 10
3.2.1 方案一：555電路產(chǎn)生40KHz方波 11
3.2.2 方案二：單片機(jī)軟件產(chǎn)生40KHz方波 11
3.2.3 結(jié)論 12
第四章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 13
4.1 系統(tǒng)硬件框圖 13
4.2 主控制器PIC16F73簡介 13
4.3 超聲波發(fā)波電路 14
4.4 超聲波接收電路 14
4.4.1 放大電路 14
4.4.2 整形、比較電路 15
4.5 數(shù)據(jù)傳輸 16
4.5.1 D/A數(shù)據(jù)傳輸 16
4.5.2 I2C數(shù)據(jù)傳輸 16
第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 18
5.1 MPLAB IDE集成開發(fā)環(huán)境 18
5.2 系統(tǒng)軟件框架 18
5.3 長、短距離測量模式的自動調(diào)整 19
5.3.1 長距離測量模式 19
5.3.2 短距離測量模式 19
5.3.3 模式的自動切換 20
5.4 I2C數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)置和實(shí)現(xiàn) 20
5.4.1 I2C地址的設(shè)置 20
5.4.2 I2C從動模式介紹 21
5.4.3 I2C的中斷服務(wù)程序 24
第六章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 26
6.1 D/A數(shù)據(jù)傳輸 26
6.2 I2C數(shù)據(jù)傳輸 26
第七章 總結(jié) 27
致謝 28
參考文獻(xiàn) 29
附錄1 電路原理圖 30
附錄2 程序源代碼 31

參考文獻(xiàn)

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