超聲波測距儀的設(shè)計(jì)
頁數(shù) 53 字?jǐn)?shù) 22857
摘 要

根據(jù)超聲波在空氣中可傳播性，實(shí)時(shí)測得超聲波在空氣中的傳播時(shí)間和傳播速度，將時(shí)間和速度相乘即得距離的原理，設(shè)計(jì)了一個(gè)測距儀，輸入是距離和空氣溫度，輸出是數(shù)字信號形式的距離值，提供給箱涵排污疏通機(jī)器人，使該機(jī)器人實(shí)時(shí)得到距離。該測距儀可廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)學(xué)檢查、日常生活，無人駕駛汽車、自動作業(yè)現(xiàn)場的自動引導(dǎo)小車、機(jī)器人、液位計(jì)等。本文只是簡易設(shè)計(jì)，作為傳感器功能給機(jī)器人提供實(shí)時(shí)距離信息。
本文對超聲波傳感器測距的可能性進(jìn)行了理論分析，利用模擬電子、數(shù)字電子、微機(jī)接口、超聲波換能器、以及超聲波在介質(zhì)的傳播特性等知識，設(shè)計(jì)出了基于MCS-51單片機(jī)的超聲波測距儀的硬件電路，編寫了相應(yīng)的軟件程序。最后，為了保證超聲波測距傳感器的可靠性和穩(wěn)定性，采取了相應(yīng)的抗干擾措施。本文就超聲波的傳播特性，超聲波換能器的工作特性、超聲波發(fā)射、接收、超聲微弱信號放大、波形整形、速度變換、語音提示電路及系統(tǒng)功能軟件等做了詳細(xì)說明。該測距儀最大測量距離是8米，精確度是13cm，它具有成本低、非接觸、速度快、精度高、可靠性強(qiáng)、適應(yīng)性好，操作方便、有著廣泛的應(yīng)用前景。


目 錄

摘要 I
Abstract II
1 緒論 1
1.1 課題的背景和意義 1
1.1.1 課題背景 1
1.1.2 課題意義 2
1.2 超聲波測距儀的現(xiàn)狀 2
1.3 課題任務(wù) 3
2 超聲波測距儀的原理 4
2.1 超聲波的應(yīng)用可行性 4
2.2 超聲波的產(chǎn)生和接收 4
2.2.1 超聲波的產(chǎn)生 5
2.2.2 超聲波的接收 6
2.3 超聲波的傳輸特性 6
2.4 超聲波測距原理 7
2.4.1 超聲波測距原理 7
2.4.2 計(jì)算超聲波傳播時(shí)間 7
2.4.3 測渡越時(shí)間測量法 8
3 超聲波檢測儀傳感器的設(shè)計(jì) 9
3.1 傳感器 9
3.1.1 傳感器的定義（The definition of sensor） 9
3.1.2 傳感器的組成(The composing of sensor) 9
3.1.3 傳感器的特性與指標(biāo) 9
3.2 超聲波傳感器的選擇依據(jù) 10
4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及硬件設(shè)計(jì) 14
4.1 總體設(shè)計(jì)思想 14
4.2 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì) 14
4.2.1 AT89C51單片機(jī)最小系統(tǒng) 14
4.2.2 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 14
4.3 單片機(jī)控制系統(tǒng) 15
4.3.1.2 鍵盤說明 17
4.3.2 顯示電路的設(shè)計(jì) 17
4.3.3 語音電路的設(shè)計(jì) 18
4.3.4 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) 18
4.4 超聲波發(fā)射電路設(shè)計(jì) 19
4.4.1 超聲波發(fā)射電路功能 19
4.4.2 超聲波發(fā)射電路原理圖 19
4.4.2.1 超聲波振蕩電路原理圖 19
4.4.2.2 超聲波驅(qū)動電路原理圖 21
4.5 超聲波接收電路 22
4.5.1 超聲波接收電路功能 22
4.5.2 超聲波接收電路電路原理圖 22
4.6 超聲波測距電路原理圖 24
4.7 測溫電路原理 25
4.7.1 溫度補(bǔ)償目的與理論分析 25
4.8 系統(tǒng)硬件抗干擾的措施 26
5 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 28
.5.1 主程序的設(shè)計(jì) 29
5.2.1 系統(tǒng)的初始化子程序 29
5.2.2 顯示功能的子程序 30
5.2.3 鍵盤功能的子程序 31
5.2.4 語音子程序 33
5.3 測溫模塊 33
5.4 軟件抗干擾 35
6 試驗(yàn)結(jié)果與誤差分析 37
6.1 試驗(yàn)結(jié)果 37
6.2 誤差分析 38
7 結(jié)論 40
參考文獻(xiàn) 41
致謝 42
附件 43
1 系統(tǒng)主程序 43
2 系統(tǒng)的初始化子程序 43
3 顯示功能的子程序 44
4 鍵盤功能的子程序 45
5 語音子程序 46
6 DS18B20初始化子程序 47

參考文獻(xiàn)
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2. 張謙琳.超聲波檢測原理和方法.北京：中國科技大學(xué)出版社，1993.10
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4. 李華.MCU-51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，19 93. 6
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