《基于单片机的超声波测距系统设计讲解》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机的超声波测距系统设计讲解（61页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、郑州大学毕业设计（论文）题 目：基于单片机的超声波测距系统设计 指导教师：马旭东 职称： 讲师 学生姓名： 郭浩泉 学号： 20102410105 专 业： 电子信息工程 院（系）： 信息工程学院 完成时间： 2014年5月18日 2014年 5月 18日毕业设计（论文）任务书附表一 题目来源：课题名称基于单片机的超声波测距系统设计设计人姓名郭浩泉学号20102410105指导教师姓名、职称马旭东 讲师指导时间/地点院办公室专业班级电子信息工程一班1、 设计（论文）内容1.了解超声波测距的特点；2.熟悉proteus设计软件的应用；3.设计一种以单片机为核心的低成本、高精度、LCD数字显示、D
2、S18B20温度补偿、蜂鸣器报警超声波测距仪的硬件电路和软件设计方法（最好做出实物）；二、设计（论文）的主要技术指标1.测量范围：2-450cm；2.测量精度：1cm；3.工作电压：DC 5V；4.工作频率：40kHz；三、进度安排1-2周：初步了解毕业设计课题的实际意义，课题在国内外的发展概况；3-4周：编写开题报告；5-6周：完成硬件结构设计、进行硬件型号选择，完成系统的构建；7-8周：画电路图，方框图，程序流程图；9-10周：设计软件部分；11-12周：进行综合调试；13-14周：撰写毕业论文，准备毕业答辩。四、毕业设计（论文）提交的文档及基本要求1毕业论文一本（包含封面、毕业设计任务书
3、、开题报告、毕业设计中期检查I、II、目录、中英文摘要、论文内容及参考文献、成绩评价意见等文件按上述顺序一块装订成册）2不少于5000汉字的科技翻译资料一份3、毕业论文简介（A4纸12页）（包含题目、专业、年级、姓名、指导教师、毕业论文所做的工作、解决的问题、创新之处等）4专业学习总结一份（不少于5000字）此表指导教师填后、复印，指导教师、学生各保存一份，交院教学办一份毕业设计（论文）开题报告附表二课题名称基于单片机的超声波测距系统设计学生姓名郭浩泉学号20102410105专业班级电子信息工程一班一、选题的目的意义目的：伴随着高效高频空气换能器的研制和电子技术的发展，使得空气中的超声检测技
4、术显示出新的活力，并取得到了广泛应用。利用空气中超声回波检测技术可实现距离的非接触式测量。除超声方法外，其它物理方法也可用于物体的非接触式检测，如电磁或光学的方法。但它们均对样品性质有一定要求，或需要样品导电，可需要其表面具有较高的光学反射率。而且，采用光学方法有时代价很高（如三角关系法或回波法）。有时所需处理的信息量很大（如摄像法）。空气耦合超声换能器系统简单，性能价格高。由于空气中声波速度慢，其回波信号中包含的沿声传播方向上的结构信息很容易被检测出来，具有很高的分辨率。意义：在工业自动化领域，机械手得到越来越广泛的应用。在装配线上，要求机械手能准确抓起工件，这首先要求机械手能识别工件，判断
5、其位置、取向等，这就是所谓的“机器”视觉问题。可将距离传感器直接安装于机械手上，这样机器人的动作可根据实际任务自动控制。另外，超声波测距在液位测量、车辆自动导航、物体识别等方面有广泛应用。二、国内外研究综述国际上目前采用较多的测距方法有脉冲回波法、连续波调频法、相位法和脉冲响应-低通变换法等。超声回波经常采用检测第一个回波周期的办法来测量回波时间。但由于噪声的存在，第一个回波周期经常会被漏测或误测。这时一般可采用增加测量次数的办法来提高测量精度，即多次平均法。为了提高时间测量的精度，也可以采用脉冲重叠法、回波激发法等技术来进一步提高精度。另一种测量回波时间的方法是检测回波包络的最大值。Figu
6、eroa等的测量表明，得用包络法结合相位法测量40KHz回波信号，测距精度可达0.025mm，测距范围2m。Lee等提出了采用调幅波来激发的三频率相位比较法，对于500mm的测距范围，测距精度可达0.3mm。Homberg等建立了一套采用白噪声激发、利用带通至低通变换脉冲响应的包络来求回波时间的方法，对于300mm的测距范围，测距精度可达0.25mm。三、毕业设计（论文）所用的方法本设计拟采用模块化设计方法。本设计拟采用AT89S52单片机作为主控芯片，采用HY_SRF05超声波传感器作为超声波发射、接收模块，采用LCD1602液晶显示器作为显示模块，采用DS18B20温度传感器作为温度补偿模
7、块，5V有源蜂鸣器作为报警模块，S8550PNP型三极管作为开关电源模块。四、主要参考文献与资料获得情况1郭天祥.新概念51单片机C语言教程入门、提高、开发、拓展全攻略.电子工业出版社，20092袁易全.近代超声原理及应用.南京大学出版社，1996.3冯若.超声手册.南京大学出版社，1999.4彭伟.单片机C语言程序设计实训100例基于8051Proteus仿真.电子工业出版社，2009.5何希才.常用传感器应用电路的设计与实践.科学出版社，2011. 设计所需资料主要从图书馆借阅。五、指导教师审批意见 该选题切合实际需要，超声波测距日常应用广泛，其专用的传感器模块前景广阔，且目前研究较为成熟
8、，合适的芯片便于查找。该生设计方法得当，步骤合理，选题难度适中，应该能达到预期的目标，完成毕业设计任务。签字： 2014 年 2 月 26 日毕业设计工作中期检查附表三 2014年 3 月 20日课题名称基于单片机的超声波测距系统设计姓 名郭浩泉专业和班级电子信息工程一班指导教师马旭东一、毕业设计具体内容、目标和可能遇到的问题内容：设计一个包含超声波发射/接收模块、温度补偿模块、报警模块、显示模块的超声波测距系统。由单片机作为主控芯片，协调各模块有条不紊的工作，达到测距的目的。目标：本设计应能够提供2cm_450cm的非接触式距离感测功能，测距精度应达到1cm。可能遇到的问题：本设计可能遇到的
9、最大问题就是超声波的接收问题，由于超声波接收探头所接收到的信号往往比较弱，且附带着噪声，因此对接收信号的处理就成为本设计最大的难题。另外,第一次操作DS18B20温度传感器，对其总线协议和时序操作也不太熟悉。二、采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析研究方法：首先通过大量阅读文献了解选题背景、意义、国内外发展现状，通过参考文献和所学知识，了解选题的所需模块和各模块的工作原理。最后运用模块化设计方法，逐个进行软硬件设计。技术路线：本设计采用40KHz的超声波作为测量媒介。整个系统包括主控电路、超声波发射、接收电路、温度补偿电路、报警电路、显示电路。 实验方案：通过阅读文献、查找资料，选定
10、系统各模块所需芯片，根据芯片要求设计外围电路，进行系统整体软硬件设计。最后进行硬件焊接，进行软硬件调试。可行性分析：声波声强与频率的平方成正比，本设计采用40KHz的超声波在空气中的衰减缓慢。DS18B20测温范围广，测温精度可达到0.065，可以精确地对声速进行补偿，达到精确测量目的。 三、指导教师对学生出勤、文献阅读等方面的评语 该生积极出勤，能够自主学习，刻苦钻研，并且严格按照拟定的设计步骤，完成设定的任务。积极查找超声波测距方面的文献资料，在课题研究的相关问题上，积极询问老师，课题设计进展良好。 签字： 2014 年 3 月 20日此表学生填写，指导教师给出评语后，复印件于第五周交院教
11、学办公室。毕业设计工作中期检查附表四 2014 年 4 月 20日课题名称基于单片机的超声波测距系统设计姓 名郭浩泉专业和班级电子信息工程一班指导教师马旭东一、阶段性结果经过几周查阅书籍、文献工作，对超声换能器的基本原理有一定程度的认知，同时对超声波的发射和接收有了一定程度的理解，尤其是超声波的发射过程，学会了MAX232电平转换芯片的电路和操作。另外，通过查阅相关资料，逐步理解了对液晶和温度传感器的时序操作。同时也学会了S8550 PNP型三极管开关设计和操作方法。现在已经初步画出整个系统的电路图。二、存在的问题现在存在的最大问题还是对超声波接收模块的理解。现在对于信号的放大电路、滤波电路、
12、比较输出电路都没有很深的理解，还有就是比较电路阈值电平的选择过程比较困难。另外，单片机程序设计也是目前存在的很大的问题，包括液晶和温度传感器读/写操作的时间延时问题，实时性测距的问题等。三、后一步工作设想 以后要认真翻阅模拟电子技术方面的书籍，特别是由集成运放构成的各种电路，如，同/反相放大电路、加减运算电路、积分电路、微分电路、各种滤波电路等，同时还要学习LM324的单电源操作方法。另外也要多查阅单片机程序设计方面的书籍，尽快学会液晶和温度传感器的时序操作。四、指导教师对学生出勤、论文进展方面的评语 该生积极出勤，刻苦学习课题相关内容，能够按步骤完成拟定的设计目标。在毕业设计相关问题上，如芯
13、片外围电路功能，能发现问题并且及时询问老师。现在正在进行元器件购买和硬件焊接任务。 签字： 2014 年 4 月 20日指导教师组织学生口头汇报后，学生填写该表，教师给出评语后，于第十周交院教学办公室。基于单片机的超声波测距系统设计摘要 距离是在不同场合中经常需要检测的一个参数，人们一直都在研究和探讨实现距离测量的最佳方法。介绍了超声波测距的原理，利用超声波传感器作为核心器件，采用温度补偿的方法实现了对5cm360cm距离的准确测量。该测距系统由AT89S52单片机、HY_SRF05超声波传感器、DS18B20温度补偿电路、LCD1602显示电路、报警电路等组成。此系统具有易控制、工作可靠、测距准确度高等优点。测量结果表明，该系统误差不超过3cm。该系统具有结构简单、成本低、性能可靠，精度高，实时显示障碍距离等优点，有一定的实用价值。关键词：AT89S52；HY_SRF05；超声波测距；温度补偿Abstract: The distance is a parameter that needs to be detected in different occasions. People have been studying and discussing the best way to realize the distance measurement. The pri
