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基于51單片機超聲波測距器的制作(已修改)

2026-06-26 13:14 本頁面

　

【正文】超聲波測距器——陳燎江應用科學學院《電子系統設計》課程設計實訓報告姓名：陳燎江學號： 05專業班級：嵌入式系統實驗班指導教師：朱水金設計題目：超聲波測距器完成時間： 2011年6月24日功能（25%）實訓（55%）設計報告（20%）總評簡易難度（15%）控制方式（10%）原理圖（10%）裝配圖（10%）器件焊接（5%）軟件控制（10%）功能實現（10%）質量評估（10%）格式（5%）內容（15%）指導教師簽名：目　　錄目　　錄 1第1章緒言 2 課程設計的目的 2 課程的具體要求及任務 2 設計任務 2 2 發揮部分 2 超聲波測距的原理 3第2章超聲波測距系統總體設計方案 4 4 4 5 5 6 7 8 8 9 10 10單片機編程產生超聲波，在系統發射超聲波的同時利用定時器的計數功能開始計時，接收到回波后，接收電路輸出端產生的負跳變在單片機的外部中斷源輸入口產生一個中斷請求信號，響應外部中斷請求，執行外部中斷服務子程序，停止計時，讀取時間差，計算距離，然后通過軟件譯碼，將數據輸出P0口顯示。 10第3章方案比較 18 18 18 18第4章超聲波傳感器 20 20 20 21 22第5章電路調試及分析 24 24 24結論 25致謝 26參考文獻 27附錄 28第1章緒言課程設計的目的隨著科學技術的快速發展，超聲波將在測距儀中的應用越來越廣。但就目前技術水平來說，人們可以具體利用的測距技術還十分有限，因此，這是一個正在蓬勃發展而又有無限前景的技術及產業領域。展望未來，超聲波測距儀作為一種新型的非常重要有用的工具在各方面都將有很大的發展空間，它將朝著更加高定位高精度的方向發展，以滿足日益發展的社會需求，如聲納的發展趨勢基本為：研制具有更高定位精度的被動測距聲納，以滿足水中武器實施全隱蔽攻擊的需要；繼續發展采用低頻線譜檢測的潛艇拖曳線列陣聲納，實現超遠程的被動探測和識別；研制更適合于淺海工作的潛艇聲納，特別是解決淺海水中目標識別問題；大力降低潛艇自噪聲，改善潛艇聲納的工作環境。勿庸置疑，未來的超聲波測距儀將與自動化智能化接軌，與其他的測距儀集成和融合，形成多測距儀。隨著測距儀的技術進步，測距儀將從具有單純判斷功能發展到具有學習功能，最終發展到具有創造力。在新的世紀里，面貌一新的測距儀將發揮更大的作用。課程的具體要求及任務設計任務利用超聲波傳感器、單片機等部件設計一個可用LCD液晶顯示屏實時顯示距離的超聲波測距系統。根據方案設計原理電路；供電電壓5V，測距范圍10~300cm。發揮部分實現可調報警功能。可實現記憶功能。精確度可達毫米。超聲波測距的原理單片機發出超聲波測距是通過不斷檢測超聲波發射后遇到障礙物所反射的回波, 從而測出發射和接收回波的時間差t，然后求出距離 (11)式(11)中的c為超聲波在空氣中傳播的速度。限制該系統的最大可測距離存在四個因素：超聲波的幅度、反射物的質地、反射和入射聲波之間的夾角以及接收換能器的靈敏度。接收換能器對聲波脈沖的直接接收能力將決定最小可測距離。為了增加所測量的覆蓋范圍，減少測量誤差，可采用多個超聲波換能器分別作為多路超聲波發射/接收的設計方法。由于超聲波發射聲波范圍，其波速v與溫度有關，表11列出了幾種不同溫度下的波速。溫度(℃)－30－20－100102030100聲速(m/s)313319325323338344349386表11 聲速與溫度的關系波速確定后，只要測得超聲波往返的時間t，即可求得距離S。其系統原理框圖如圖11所示。圖11 超聲波測距系統框圖單片機STC89C52發出短暫的40kHz信號，經放大后通過超聲波發射頭輸出；反射后的超聲波經超聲波接收頭作為系統的輸入，鎖相環對此信號鎖定，產生鎖定信號啟動單片機中斷程序，讀出時間t，再由系統軟件對其進行計算、判別后，相應的計算結果被送至LCD液晶顯示屏進行顯示。第2章超聲波測距系統總體設計方案由單片機產生的40kHz的方波需要進行放大，才能驅動超聲波發射頭發射超聲波，發射驅動電路其實就是一個信號放大電路，本課題所選用的是CD4069集成芯片，圖21為發射電路圖。圖21 發射電路原理圖 CD4069內部集成了六個反向器，同時具有放大的功能。CD4069的管腳如圖22 所示。圖22 CD4069管腳圖集成電路CX20106A是一款紅外線檢波接收的專用芯片，常用于電視機紅外遙控接收器?？紤]到紅外遙控常用的載波頻率38 kHz與測距的超聲波頻率40 kHz較為接近，可以利用它制作超聲波檢測接收電路。實驗證明用CX20106A接收超聲波(無信號時輸出高電平)，具有很好的靈敏度和較強的抗干擾能力。適當更改電容C1的大小，可以改變接收電路的靈敏度和抗干擾能力，接收電路如圖23所示。圖23 接收電路原理圖本實驗使用的是1602液晶顯示屏，功能可靠、顯示功能操作簡單價格便宜。圖24示出了LCD1602液晶顯示屏的結構和原理圖。圖24 顯示電路原理圖液晶顯示器（Liquid Crystal Display, LCD）的主要原理是以電流刺激液晶分子產生點、線、面并配合背面燈管構成畫面。本實驗使用的是LCD1602，它具有體積小、功耗低、現實操作簡單等優點，它為5V電壓驅動，帶背光，可顯示兩行，每行可16個英文字符，內置含128個字符集庫，只有

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