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学号：201215012153003华南理工网络教育学院题目：超声波测距仪设计指导老师：学生：专业：电气工程及其自动化学号：201215012153003华南理工网络教育学院论文的结构和主要内容第一章绪论第二章超声波测距原理第三章系统的硬件结构设计第四章体统的软件设计总结学号：201215012153003华南理工网络教育学院第一章绪论随着科学技术的发展，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。城市污水给人们带来了困扰。因此，排污疏通显得非常重要。研制排水疏通移动机器人的关键在于自动控制系统部分的设计，而控制系统的其中一个重要核心就是超声波测距。这就是我设计超声波测距仪的意义。学号：201215012153003华南理工网络教育学院超声波是一种频率高于20000赫兹的声波，它的方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远，超声波因其频率下限大于人的听觉上限而得名。测距的主原理是：超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：s=340t/2。这就是本设计采用的时间差测距法。第二章超声波测距原理学号：201215012153003华南理工网络教育学院如图.在超声波发射器两端输入10个40kHz脉冲串，脉冲电信号经过超声波内部振子，振荡出机械波，通过空气，介质传播到被测面，由被测面反射后被超声波接收器接收。依据公式：S=VT/2学号：201215012153003华南理工网络教育学院第三章系统的硬件结构设计硬件电路的设计主要包括电源模块、单片机系统及显示模块、超声波发射模块和超声波检测接收模块四部分。单片机系统发射模块接收模块显示模块电源模块学号：201215012153003华南理工网络教育学院本系统的电路图学号：201215012153003华南理工网络教育学院单片机系统&显示模块：本系统的核心。主要负责超声波的产生、距离的计算、测量数值的显示等。单机系统设计时需注意复位电路，采用合适值的RC产生单片机的复位脉冲。震荡电路负载电容依据晶振的规格选取，方可产生精准的时钟信号。本电路采用22Pf的负载电容只是一个参考值，后续需根据选取的晶振规格定参数。显示部分采用的是液晶模块，电路比较简单，需注意对比度电压V0的调节。电源模块：全系统芯片均采用5V供电，所以电源部分选取了一个意法半导体公司的线性电源稳压芯片7805供电。发射模块：单片机产生超声波信号，采用非门芯片74LS04作为波形信号放大，直接驱动压电晶体产生超声波。接收模块：为提高检测精准度，超声波信号调制采用索尼公司的CX20106A。该芯片的5脚RC0：该脚与电源端VCC接入一个电阻，用以设置带通滤波器的中心频率f0。微调此阻值可以改变中心频率，便于跟单片机产生的超声波限号匹配。学号：201215012153003华南理工网络教育学院软件分为两部分，主程序和中断服务程序。主程序完成初始化工作、超声波发射和接收顺序的控制、测量距离计算、测量数值显示。第四章体统的软件设计主程序工作在循环状态，当检测到外部中断返回的信号标志则计算测量距离并显示，否则关闭总中断、清空定时器0的数值、发送超声波脉冲、打开总中断重新测量。外部中断服务子程序主要完成时间值的读取及信号标志位返回工作。学号：201215012153003华南理工网络教育学院定时器0：设置为16位计数模式为测量计时。定时器1：为超声波脉冲个数检测，每次发送10个脉冲。定时器2：设置为波特率发生器，完成超声波脉冲发生。外部中断0：设置为触发中断，为超声波信号检测。学号：201215012153003华南理工网络教育学院总结在本次设计方案的选择上，力求实用性强，性价比高，使用简单。在设计过程中，加深和巩固了单片机技术方面的知识，也丰富了自己在此领域的视野。本次设计的最终结果是超声波测距系统实现了超声波的发送与接收，并利测量出系统与障碍物之间的距离。最后实现了以LCD显示的形式显示测量距离结果。这套系统经过扩展和升级后，可以有效的用在下水道疏通机器人上，另外还可以应用在汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控等各种生产和生活领域。学号：201215012153003华南理工网络教育学院[1]基于单片机的超声波测距仪，文章出处：21ic2012.4[2]胡平，超声波测距仪的研制，计算机与现代化，2003.10[3]时德刚，刘哗。超声波测距的研制，计算机测量与控制，2002.10[4]华兵.MCS-51单片机原理应用，武汉：武汉华中科技大学出版社，2002.5[5]王建新，姜萍.电子电路实践教程[M].北京：科学出版社，2003.[6][美]J.马库斯.电子电路大全[M]：卷1，日用电路.北京：计量出版社，1985.[7]苏长赞.红外线与超声波遥控[M].北京：人民邮电出版社，1993.7.[8]张谦琳.超声波检测原理和方法[M].北京：中国科技大学出版社，1993.10.[9]九州.放大电路实用设计手册[M].沈阳：辽宁科学技术出版社，2002.5.[10]樊昌元，丁义元.高精度测距雷达研究[J].电子测量与仪器学报，2000，9(8)[11]陆起勇等.近代无限电实验-电子学基础系列[M].上海:复旦大学出版社,2004.[12]位差超声波传感器在智能玩具机器人中的应用，文章出处：zhjbr，2012.2.[13]陈卿,侯薇．家电控制与检测用集成电路[M]．北京：中国计量出版社，2005.[14]何希才.传感器技术及应用[M].北京：北京航空航天大学出版社，2005.[15]Firefunner.AT89S52，文章出处：百度百科，2014.1.参考文献学号：201215012153003华南理工网络教育学院谢谢大家！