1、单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,基于,51,单片机的超声波测距仪 的设计与实现,学生：*,学号：,B1,论文的结构和主要内容,第一部分,：介绍课题背景和意义,第二部分,：系统电路设计方案,第,三,部分,：系统硬件设计,第,四,部分,：系统软件设计,第五部分：仿真,第,六,部分,：总结与谢辞,背景：,近年来，电子测量技术应用越来越广泛，超声波测距作为一种典型的非接触测量方法，,具有的高精度、,损耗低,、非接触等优点，,使得,超声,测距在很多场合得到了运用。,意义：,超声波测距是利用声波反射原理，避免传感器直接与介质接触，是一种传统而实用的非
2、接触测量方法。与红外、激光及无线电测距相比，它具有结构简单、可靠性能高、价格便宜等优异特性。在近距离范围内超声波测距具有不受光线、颜色以及电磁场的影响和指向性强的优点，更重要的是使用超声波检测能很大程度的降低劳动强度，可以避免工作人员在恶劣工作环境中可能受到的伤害，还能够提高距离结果的准确度；因此超声测距广泛应用于倒车雷达、机器人自动避障、,地形地貌探测,及一些工业现场等方面。超声波测距仪对电子测量技术发展是非常重要的。,超声波测距系统的背景、意义,测距方式及超声测距的优势,常用测距方式,红外测距、激光测距,、,超声,波,测距,超声测距的优势,（,1,）超声波对,色彩,和,光照度,不敏感，可用
3、于识别透明及漫反射性差的物体，如玻璃、抛光体等等。,（,2,）超声波对,外界光线,和,电磁场,不敏感，可用于黑暗、有灰尘或烟雾、电磁干扰强、有毒等恶劣环境中。,（,3,）超声波传感器,结构简单,、体积小、费用低、技术难度小、信息处理简单可靠、易于小型化和集成化。,超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射的同时开始计时，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。由于超声波也是一种声波，其声速,V,与温度有关。,V=331.5+0.607T,、在使用时，如果传播介质温度变化不大，则可近似认为超声波速度在传播的过程中是基本不变的。如果对测距精度要求很高，则应通过
4、温度补偿的方法对测量结果加以数值校正。可以添加温度补偿模块，一般采用,DS18B20,温度传感器测量现场温度（本实验系统忽略温度变动的影响）。取,V,为默认值,340m/s,，所以,只要需要测量出超声波传播的时间,t,就可以得出测量的距离,s=V*t/2.,障碍物,超声波发射,超声波接收,超声波测距仪的测量原理及实现方式,测距模块原理,HC-SR04,模块工作时序图,需要有一个,10us,的脉冲对传感器进行触发，这样传感器才能够自己产生,8,个,40KHZ,的,脉冲,并且对发射波进行接收。当接收端发现有反射波时就会产生回响信号。测量的距离跟回响信号的脉冲宽度是成正比的。,测量周期为,800ms
5、距离,=,高电平时间,*,声速,/2,系统电路的设计方案,电源,电路,超声波,发射电路,超声波接收电路,89C51,4,位,LED,显示器,3,键,键盘,复位,电路,蜂鸣器,发射与接收超声波，通过计算收发时间差得到测量的距离；,LED,显示测量距离；,接收用户按下按键的相应指令并做出处理；,系统运行出错时，使用电平式开关和上电复位电路进行复位处理。,系统软件设计,主程序的主要作用是把每个功能模块进行联系，读取出并计算,HC-SR04,的测量的长度、测量距离的显示、通过按键控制有效距离限制、当测量的值超过了最大测量值时，蜂鸣产生长响的报警声。当测量距离小于报警距离时，蜂鸣器根据距离的大小产生频
6、率不一样的声音,开始,初始化,调用显示子程序,障碍物存在,读出距离值,并显示,结束,Y,N,显示子程序,开始,获取距离参数,赋值显示,结束,显示距离子程序的功能是把超声波模块测量出的时间差经过计算后得到的距离值传到单片机内，单片机通过处理把距值动态输出到,4,位,LED,数码管上，每次显示一位，逐位显示。,按键子程序,报警子程序的主要作用是在测量距离超出预设的最大测量距离时发出报警，蜂鸣器会一直发出声音；当测量距离小于设置好的报警距离时，蜂鸣器会出现断续响的报警声，并且蜂鸣器发出声音的频率跟距离成比例，距离小频率就高，也就是报警声越急促。,报警子程序的主要作用是在测量距离超出预设的最大测量距离时发出报警，蜂鸣器会一直发出声音；当测量距离小于设置好的报警距离时，蜂鸣器会出现断续响的报警声，并且蜂鸣器发出声音的频率跟距离成比例，距离小频率就高，也就是报警声越急促,。,报警子程序,超声波测距仪仿真电路图,实物图,谢谢！,
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