《毕业设计基于AT89S52单片机的声波测距仪设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计基于AT89S52单片机的声波测距仪设计（44页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 河南工程学院毕业设计基于AT89S52单片机的声波测距仪设计摘 要 随着科学技术的快速发展，超声波将在传感器中的应用越来越广。但就目前技术水平来说，人们可以具体利用的传感技术还十分有限，因此，这是一个正在蓬勃发展而又有无限前景的技术及产业领域。展望未来，超声波传感器作为一种新型的非常重要有用的工具在各方面都将有很大的发展空间，它将朝着更加高定位高精度的方向发展，以满足日益发展的社会需求，如声纳的发展趋势基本为：研制具有更高定位精度的被动测距声纳，以满足水中武器实施全隐蔽攻击的需要；继续发展采用低频线谱检测的潜艇拖曳线列阵声纳，实现超远程的被动探测和识别；研制更适合于浅海工作的潜艇声纳，特别是
2、解决浅海水中目标识别问题；大力降低潜艇自噪声，改善潜艇声纳的工作环境。无庸置疑，未来的超声波传感器将与自动化智能化接轨，与其他的传感器集成和融合，形成多传感器。随着传感器的技术进步，传感器将从具有单纯判断功能发展到具有学习功能，最终发展到具有创造力。在新的世纪里，面貌一新的传感器将发挥更大的作用。关键词：超声波 测距 AT89S52 E2PROM Abstract With the rapid development of science and technology, ultrasonic sensor will be used more and more widely.However, t
3、he present level of technology, people can use the specific sensor technology is also very limited, it is a booming and there are unlimited prospects for technical and industrial fields.Looking ahead, the ultrasonic sensor is very important as a new useful tool in all aspects will have a huge space
4、for development, it will be more towards the direction of high positioning accuracy to meet the growing needs of the community, such as the Audioaccept the basic trends are: development of a higher positioning accuracy of passive ranging sonar, underwater weapons, in order to meet the needs of all c
5、overt attacks; continue to develop the use of low-frequency line spectrum detection of submarine towed array sonar, ultra-long-rangepassive detection and identification; develop more suitable for work in shallow water submarine sonar, especially the shallow underwater target recognition problem; eff
6、ort to reduce the submarine from the noise and improve the working environment of submarine sonar.There is no doubt that the future automation of ultrasonic sensors and intelligent integration with other sensor integration and fusion, the formation of multi-sensor.With technological advances in sens
7、ors, sensor development from a simple function to determine a learning function and, ultimately, to be creative.In the new century, new look of the sensor will play a bigger role. Key words: Ultrasonic Wave Distance Measuring AT89S52 E2PROM目 录前 言1第一章 超声波测距概述2第二节 超声波检测的发展2第二节 超声波测距特性2一、超声波用于距离测量的优势2二
8、、超声波检测技术3第二章 超声波测距原理4第一节 超声波发生器4第二节 压电式超声波发生器原理5第三节 超声波测距原理5第三章 系统结构及硬件设计6第一节 系统结构6第二节 系统设计7一、单片机电路及主程序7二、测距电路及程序10三、显示电路及程序13四、数据存储电路及程序17第四章 系统试验结果与误差分析22第一节 系统试验结果22第二节 误差分析22第五章 结论24参考文献25附录26致谢39 3 前 言 超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物 位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实
9、时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在测距仪器的研制上也得到了广泛的应用。 本文介绍了一种基于单片机的脉冲反射式超声波测距模块。该模块以空气中超声波的传播速度为确定条件，利用反射超声波测量待测距离。论文概述了超声检测的发展及基本原理，介绍超声波传感器的原理及特性。对于测距系统的一些主要参数进行了讨论。并且在介绍超声测距系统功能的基础上，提出了系统的总体构成，并且提供了用E2prom存储测量数据的功能，且针对测距系统发射、接收、检测、显示部分、数据保存的总体设计方案进行了论证。进一步介绍了单片机AT89S52在系统中的应用，分析了系统各部分的硬件及软件实现，最后利用测距系统进行验
10、证。实验表明：各主要技术指标均达到设计要求。该系统对室内有限范围的距离测量具有较高的精度和可靠性，最后文中分析了误差产生的原因及如何对系统进行完善。 第一章 超声波测距概述第一节 超声波检测的发展 随着机器人技术在其诞生后短短几十年中的迅猛发展,它的应用范围也逐步由工业生产走向人们的生活。如此广泛的应用使得提高人们对机器人的了解显得尤为重要。机器人通过其感知系统察觉前方障碍物距离和周围环境来实现绕障、自动寻线、测距等功能。超声波测距相对其他测距技术而言成本低廉,测量精度较高,不受环境的限制,应用方便，将它与红外、灰度传感器等结合共同实现机器人寻线和绕障功能。超声波由于指向性强、能量消耗缓慢且在
11、介质中传播的距离较远，因而经常用于距离的测量。它主要应用于倒车雷达、测距仪、物位测量仪、移动机器人的研制、建筑施工工地以及一些工业现场等，例如：距离、液位、井深、管道长度、流速等场合。利用超声波检测往往比较迅速、方便，且计算简单、易于做到实时控制，在测量精度方面也能达到工业实用的要求，因此得到了广泛的应用。本课题的研究是非常有实用和有商业价值的。由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在移动机器人
12、的研制上也得到了广泛的应用。为了使移动机器人能自动避障行走，就必须装备测距系统，以使其及时获取距障碍物的距离信息（距离和方向）。超声波测距系统，就是为机器人了解其前方、左侧和右侧的环境而提供一个运动距离信息。为了研究和利用超声波，人们已经设计和制成了许多超声波发生器。总体上讲，超声波发生器可以分为两大类：一类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波。电气方式包括压电型、磁致伸缩型和电动型等；机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。它们所产生的超声波的频率、功率和声波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前较为常用的是压电式超声波发生器。第二节 超声波测距特性一、超声波用于距离测量的优势由
13、于超声波频率较高，沿直线传播，绕射小，穿透力强，指向性强，传输过程中衰减少，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，遇到杂质或分界面时会产生反射波，因而超声波经常用于距离的测量。超声波有两个特点，一个是能量大，一个是沿直线传播，它的应用就是按照这两个特点展开的。超声波与一般声波比较，它的振动频率高，而且波长短，因而具有束射特性，方向性强，可以定向传播，其能量远远大于振幅相同的一般声波，并且具有很高的穿透能力。二、超声波检测技术超声波是指超过人的听觉范围以上(16KHZ)的声波。近二、三十年，特别是近十年来，由于电子技术及压电陶瓷材料的发展，使超声检测技术得到了迅速的发展。超声技术是一门以物理、电
14、子、机械、及材料学为基础的通用技术之一。超声技术是通过超声波产生、传播及接收的物理过程而完成的。超声波具有聚束、定向及反射、透射等特性。 超声检测技术是利用超声波在媒质中的传播特性（声速、衰减、反射、声阻抗等）来实现对非声学量（如密度、浓度、强度、弹性、硬度、粘度、温度、流速、流量、液位、厚度、缺陷等）的测定。它的基本原理是基于超声波在介质中传播时遇到不同的界面，将产生反射，折射，绕射，衰减等现象，从而使传播的声时，振幅，波形，频率等发生相应变化，测定这些规律的变化，便可得到材料的某些性质与内部构造情况。与传统超声技术完全不同，新的超声技术具有以下特点：在不破坏媒质特性的情况下实现非接触性测量，环境适应能力强，可实现在线测量。 第二章 超声波测距原理第一节 超声波发生器超声波发生器，通常称为超声波发生源，超声波电源。它的作用是把我们的市电（220V或380V，50或60Hz）转换成与超声波换能器相匹配的高频交流电信号。从放大电路形式，可以采用线性放大电路和开关电源电路，大功率超声波电源从转换效率方面考虑一般采用开关电源的电路形式。线性电源也有它特有的应用范围，它的优点是可以不严格要求电路匹配，允许工作频率连续快速变化。从目前超声业界的情况看，超声波主要分为自激
