基于單片機的超聲波測距儀設計

摘要

    

在空氣介質中，超聲測距傳感器因其性能好，價格低廉、使用方便。在現場機器人定位系統、車輛自動導航、車輛安全行駛輔助系統、城市交通管理和高速公路管理監測系統，以及河道、油井和倉庫及料位的探測中都有應用。由于超聲波傳播不易受干擾，能量消耗緩慢，在介質中傳播的距離較遠，因而超聲波經常用于距離的測量，如測距儀和物位測量儀等都可以通過超聲波來實現。為此，深入研究超聲波的產生與傳播規律、開發高性能超聲波換能器及其收發電路，對于超聲波檢測技術的發展具有十分重要的現實意義。本文詳細介紹了一種利用單片機設計的軟件控制的超聲波非接觸式測距系統，該系統以空氣中超聲波的傳播速度為確定條件，利用反射超聲波測量待測距離。介紹了超聲檢測技術的發展進程和超聲波測距系統的理論基礎，并在此基礎上，提出了系統的設計方案，簡述了超聲傳感器的遠離及特性，研究了超聲傳感器的發射及接收電路。在論文研究過程中對各部分電路及系統進行了實驗，實驗表明，各主要波形及技術指標均達到設計要求。該系統具有硬件結構簡單、成本低、工作可靠、流程清晰、精度高等優點，并能實現距離的實時顯示。在有限范圍的距離測量具有較高的精度和可靠性。

關鍵詞：超聲波傳感器，超聲波測距，單片機，電路

 

Abstract

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Key words: Ultrasonic sensors, distance measurement, microprocessor, circuit

目錄

第一章 緒論6

1.1 研究背景和意義6

1.2 本領域的研究歷史與現狀7

1.3 課題的主要內容8

1.4 本章小結8

第二章 超聲波測距原理與單片機簡介9

2.1 超聲波測距原理9

2.1.1超聲波概述9

2.1.2 超聲波傳感器原理及特性9

2.1.3 超聲測距原理12

2.1.4 超聲波換能器13

2.2 單片機概述14

2.2.1 單片機定義14

2.2.2單片機組成及應用15

2.2.3 AT89C52簡介及性能指標16

2.3 本章小結18

第三章 超聲波測距系統設計19

3.1電路工作原理及設計19

3.2 超聲波測距系統的工作過程19

3.3 系統整體圖20

3.4 超聲波發射電路22

3.5 數碼管限流電路23

3.6 數碼管驅動電路24

3.7 超聲波指示電路25

3.8 超聲波接收電路25

3.9 本章小結26

第四章 系統軟件結構27

4.1 系統軟件介紹27

4.1.1 Proteus軟件27

4.1.2  Kiel編程軟件28

4.2 主程序28

4.2.1 超聲波發生子程序29

4.2.2超聲波檢測子程序30

4.2.3超聲波中斷子程序30

4.3 本章小結31

第五章  設計成果分析及改進32

5.1 設計過程及分析32

5.2 誤差分析及改進措施33

第六章  總結與展望34

參考文獻35

致謝37

附錄38

源程序代碼38