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1、哈尔滨理工高校专科生毕业论文 哈尔滨理工高校荣成学院专科生毕业设计题 目： 超声波检测仪 专业年级： 焊接08-3 学生姓名： 钟新 学 号： 0801090326 指导老师： 菅晓霞 哈尔滨理工高校荣成学院完成时间： 2011 年 6 月 8 日哈尔滨理工高校荣成学院专科生毕业设计（论文）评语学生姓名：钟新 学号：0801090326学 院：荣成学院 专业：焊接08-3任务起止时间： 2011年 5 月13 日至 2011 年 6 月 19日毕业设计（论文）题目：超声波测距指导老师对毕业设计（论文）的评语：指导老师签名： 指导老师职称： 评阅老师对毕业设计（论文）的评语：评阅老师签名： 评阅
2、老师职称： 答辩委员会对毕业设计的评语：答辩委员会评定，该生毕业设计（论文）成果为： 答辩委员会主席签名： 职称： 年 月 日哈尔滨理工高校荣成学院专科生毕业设计（论文）任务书学生姓名：钟新 学号：0801090326学 院： 荣成学院 专业：焊接08-3任务起止时间： 2011 年 5 月 13 日至 2011 年 6月 19 日毕业设计（论文）题目：超声波测距毕业设计工作内容：1. 了解毕业设计内容，查阅资料（5月13日5月20日）2. 提交设计大纲，写作完成初步设计（5月21日6月3日）3. 撰写论文，打算毕业答辩（6月4日6月19日）资料：1 胡萍.超声波测距仪的研制.计算机与现代化，
3、2003.102 时德刚，刘哗.超声波测距的探讨.计算机测量与限制，2002.10 3 华兵.MCS-51单片机原理应用.武汉：武汉华中科技高校出版社，2002 .54 李华.MCU-51系列单片机好用接口技术.北京：北京航空航天高校出版社， 1993. 65 陈光东.单片机微型计算机原理与接口技术(其次版).武汉：华中理工高校出版社，1999.4指导老师看法： 签名：年 月 日系主随看法：签名：年 月 日超声波测距仪的设计摘要随着科技的发展，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，由于历史缘由合成时间住的很多不行预见因素，城市给排水系统，特殊是
4、排水系统往往落后于城市建设。因此，常常出现开挖已经建设好的建筑设施来改造排水系统的现象。城市污水给人们带来了困扰，因此箱涵的排污疏通对大城市给排水系统污水处理，人们生活舒适显得特别重要。而设计研制箱涵排水疏通移动机器人的自动限制系统，保证机器人在箱涵中自由排污疏通，是箱涵排污疏通机器人的设计研制的核心部分。限制系统核心部分就是超声波测距仪的研制。因此，设计好的超声波测距仪就显得特别重要了。本设计采纳以AT89C51单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪的硬件电路和软件设计方法。整个电路采纳模块化设计，由主程序、预置子程序、放射子程序、接收子程序、显示子程序等模块组成。各探头的
5、信号经单片机综合分析处理，实现超声波测距仪的各种功能。在此基础上设计了系统的总体方案，最终通过硬件和软件实现了各个功能模块。相关部分附有硬件电路图、程序流程图。经试验证明，这套系统软硬件设计合理、抗干扰实力强、实时性良好，经过系统扩展和升级，可以有效地解决汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控。关键词：AT89c51; 超声波；测距书目第一章 绪论5第一节 课题设计的目的及其意义.5其次章 超声波的基本性质与测距原理6第一节 超声波的基本性质.6第二节 超声波测距原理.6第三章 系统的硬件结构设计7第一节 超声波放射电路.7第二节 超声波测距系统的硬件结构设计.8第四章 系统软件的设
6、计10第一节 主程序流程图.10第二节 超声波发生子程序与超声波接收中断程序.10第三节 系统软硬件调试.11总结 12致谢 14附录 14参考文献16第一章 绪论第一节 课题设计目的及意义设计的目的随着科学技术的快速发展，超声波将在测距仪中的应用越来越广。但就目前技术水平来说，人们可以详细利用的测距技术还特别有限，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。展望将来，超声波测距仪作为一种新型的特别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，以满意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，以满意水中武器实施
7、全隐藏攻击的须要；接着发展采纳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，特殊是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，将来的超声波测距仪将与自动化智能化接轨，与其他的测距仪集成和融合，形成多测距仪。随着测距仪的技术进步，测距仪将从具有单纯推断功能发展到具有学习功能，最终发展到具有创建力。在新的世纪里，面貌一新的测距仪将发挥更大的作用。设计的意义随着科技的发展，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，由于历史缘由合成时间住的很多不行预见因素，城市给排水系统，
8、特殊是排水系统往往落后于城市建设。因此，常常出现开挖已经建设好的建筑设施来改造排水系统的现象。城市污水给人们带来了困扰，因此箱涵的排污疏通对大城市给排水系统污水处理，人们生活舒适显得特别重要。而设计研制箱涵排水疏通移动机器人的自动限制系统，保证机器人在箱涵中自由排污疏通，是箱涵排污疏通机器人的设计研制的核心部分。限制系统核心部分就是超声波测距仪的研制。因此，设计好的超声波测距仪就显得特别重要了。这就是我设计超声波测距仪的意义。其次章 超声波的基本性质与测距原理第一节 超声波的基本性质通常人耳能够听到的声波的频率范围在20-20000Hz之间，人们习惯上把频率超过20KHz的声波称为超声波。超声
9、波本质上是一种机械波，所以它的产生必需依靠于两个条件，一是有做机械振动的声源，二是有能够传播振动的弹性介质。 波的种类是依据介质质点的振动方向和波动传播方向的关系来区分的。超声波在介质中传播的波形有很多种，用于探伤的有纵波、横波、表面波、板波等，其中最常用的是纵波直探头探伤和横波斜探头探伤。纵波常用来探测钢板、锭材、大型锻件等形态比较简洁的制品，而横波常用来检测焊缝、管材等其次节 超声波测距原理放射器发出的超声波以速度在空气中传播，在到达被测物体时被反射返回，由接收器接收，其来回时间为t，由s=vt/2即可算出被测物体的距离。由于超声波也是一种声波，其声速v与温度有关，下表列出了几种不同温度下
10、的声速。在运用时，假如温度变更不大，则可认为声速是基本不变的。假如测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法加以校正。表2-1 超声波波速与温度的关系表温度（）-30-20-100102030100声速（ms）313319325323338344349386 超声波测距仪原理框图如下图单片机发出40kHZ的信号，经放大后通过超声波放射器输出；超声波接收器将接收到的超声波信号经放大器放大，用锁相环电路进行检波处理后，启动单片机中断程序，测得时间为t，再由软件进行判别、计算，得出距离数并送LED显示。超声波放射器放大电路超声波接收器放大电路锁相环检波电路定时器单片机限制显示器图2-2 超声波测距仪原
11、理框图第三章 系统的硬件结构设计硬件电路的设计主要包括单片机系统及显示电路、超声波放射电路和超声波检测接收电路三部分。单片机采纳AT89C51或其兼容系列。采纳12MHz高精度的晶振，以获得较稳定时钟频率，减小测量误差。单片机用P1.0端口输出超声波换能器所需的40kHz的方波信号，利用外中断0口监测超声波接收电路输出的返回信号。显示电路采纳简洁好用的4位共阳LED数码管，段码用74LS244驱动，位码用PNP三极管8550驱动。第一节 超声波放射电路放射电路主要由9012和超声波放射换能器T构成，单片机P3.1端口输出的40kHz的方波信号一路经9012送到超声波换能器的一个电极，9012在
12、这里起到开关作用。压电式超声波换能器是利用压电晶体的谐振来工作的。超声波换能器内部有两个压电晶片和一个换能板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片会发生共振，并带动共振板振动产生超声波，这时它就是一个超声波发生器；反之，假如两电极问未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收换能器。超声波放射换能器与接收换能器在结构上稍有不同，运用时应分清器件上的标记。 其次节 超声波测距系统的硬件结构设计 本系统的特点是利用单片机限制超声波的放射和对超声波自放射至接收来回时间的计时，单片机选用AT89C51，经济易用，
13、且片内有4K的ROM，便于编程。电路原理图如图3-1所示。其中只画出前方测距电路的接线图，左侧和右侧测距电路与前方测距电路相同。 图3-1第四章 系统软件设计超声波测距仪的软件设计主要由主程序、超声波发生子程序、超声波接收中断程序及显示子程序组成。我们知道C语言程序有利于实现较困难的算法，汇编语言程序则具有较高的效率且简洁精细计算程序运行的时间，而超声波测距仪的程序既有较困难的计算（计算距离时），又要求精细计算程序运行时间（超声波测距时），所以限制程序可采纳C语言和汇编语言混合编程。第一节 主程序流程图 其次节 超声波发生子程序和接收中断程序超声波发生子程序的作用是通过P1.0端口发送2个左右超声波脉冲信号（频率约40kHz的方波），脉冲宽度为12s左右，同时把计数器T0打开进行计时。超声波发生子程序较简洁，但要求程序运行精确，所以
