基于單片機超聲波測距儀的設計-資料下載頁

【導讀】揚州職業大學畢業設計（論文）第1頁共39頁。設計（論文）題目：基于單片機的超聲波測距。LED數碼管顯示原理.........

　　

【正文】 位置處多次重復測量 xi，然后取平均值 x作為測量的真值。 揚州職業大學畢業設計（論文） 第 30 頁共 39 頁 提高測距精度的方法 上節分析了超聲波測距系統誤差產生的一些原因，如何提高測量精度是超聲測距的關鍵技術。其提高測距精度的措施如下： 1. 合理選擇超聲波工作頻率、 脈寬及脈沖發射周期。 據經驗，超聲測距的工作頻率選擇 38kHz 較為合適；發射脈寬一般應大于填充波周期的 10 倍以上，考慮換能器通頻帶及抑制噪聲的能力，選擇發射脈寬1ms；脈沖發射周期的選擇主要考慮微機處理數據的速度，速度快，脈沖發射周期可選短些。 2. 在超聲波接收回路中串入增益調節 (AGC)及自動增益負反饋控制環節。 因超聲接收波的幅值隨傳播距離的增大呈指數規律衰減，所以采用 AGC 電路使放大倍數隨測距距離的增大呈指數規律增加的電路，使接收器波形的幅值不隨測量距離的變化而大幅度的變化，采用電流負反饋環節能使 接收波形更加穩定。 3. 提高計時精度，減少時間量化誤差。 如采用芯片計時器，計時器的計數頻率越高，則時間量化誤差造成的測距誤差就越小。例如：單片機內置計時器的計數頻率只有晶振頻率的十二分之一，當晶振頻率 6MHz 時，計數頻率為 ，此時在空氣中的測距時間量化誤差為；當晶振頻率為 12MHz 時，計數頻率為 1MHz，此時測距時間量化誤差為 。若采用外部硬件計時電路，則計數頻率可直接引用單片機的晶振頻率，時間量化誤差更小。 展望設計 由于以上誤差的影響，可能直接 影響 本設計測量精 度 。為了方便以后調試與改進，本設計預留了 一些 端口和兩個按鍵。 本設計將可能會增加一個輔助測試模塊 —— 溫度測試模塊，用以校準聲速在不同溫度 下 傳播的速度。 從而可延展 一個附加功能 —— 電子溫度計，將由其中的一個預留按鍵切換。因為本設計使用 四位的 LED 數碼管，再延展一個電 子鐘也不會是 件難事。 揚州職業大學畢業設計（論文） 第 3 1 頁共 39 頁 本章小結 在本章里，對設計的電路進行了調試和分析。對于測距系統來說，誤差是不可避免的。如何減小系統的誤差，是設計測距系統必需要考慮的問題。本章分析了各種 產生測量誤差的原因以及解決辦法，以更進一步提高超聲波測距系統的準確度。 結 論 超聲波測距系統在上個世紀 70 年代已經實用化，從 70 年代末期開始廣泛應用于生產領域。于超聲波指向性強，能量消耗緩慢，在介質中傳播的距離較遠，因而超聲波經常用于距離的測量，如測距儀和物位測量儀等都可以通過超聲波來實現。利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡單、易于做到實時控制，并且在測量精度方面能達到工業實用的要求。 在本次設計方案的選擇上，力求實用性強，性價比高，使用簡單。在設計過程中，加深和鞏固了單片機技術方面的知識，也豐富了自己在此領域的視野。 畫出 了 protel 電路圖， 做 出 了 實物。本次設計的最終結果是超聲波測距系統實現了超聲波的發送與接收，并利用超聲波測量系統與障礙物之間的距離。最后實現了以 LED 顯示的形式顯示測量距離結果。經實驗證明，這套系統軟硬件設計合理、抗干擾能力強、實時性良好，經過系統擴展和升級，可以有效應用在汽車倒車、建筑施工工地以及一些工業現場的位置監控等各種生產和生活領域。 揚州職業大學畢業設計（論文） 第 32 頁共 39 頁 致 謝 本次畢業設計課題能夠順利完成，首先要感謝老師的悉心指導。由于我基礎薄弱，很多東西要邊做邊學，進度一直較慢。 龍 老師的在選題、電路設計、錯誤排查、論文撰寫等各 方面都對我進行了耐心的指導和幫助。在文章的撰寫方面，老師也給了我一些指導性的意見?；趩纹瑱C實現超聲波測距是一個當前比較熱門、具展潛力的課題，也是一個創新性比較強的課題，給了我一個很好的體驗研究過程的機會。 其次，還要感謝同學。在做這個課題之前我對 C 語言 應用不是很熟練 ，由于同學 C 語言 基礎扎實，在軟件方面都有很多實際操作經驗，他給我推薦了一些相關的書籍，還抽出時間給我解釋 C 語言 方面的基本知識，幫助我學習相關知 識，完成畢業設計進度，同時也加速了我對這個領域的了解。最后感謝學校為我提供實驗室讓我得以完成實物的裝配 ， 有了 多方 的幫助我的畢業設計才能夠最終順利完成。 揚州職業大學畢業設計（論文） 第 33 頁共 39 頁 參 考 文 獻 [1]譚浩強 .C 語言程序（第 2 版） [D].清華大學出版社， 2021 [2]孫育才 .單片機微型計算機及應用 [D].東南大學出版社， 2021 [3]王效華 張詠梅 .單片機原理與應用 [D]北京交通大學出版社， 2021 [4]張麗靜 潘衛華 王紅 張鋒奇 余曉華 .C++程序設計教程（第二版） [D],2021 [潘仲明 .大作用距離超聲測距技術研究 [D].長沙 :國防科技大學 ,2021. [6]葛萬成 ,吳萍 .兩步相關法高抗干擾超聲波 距離測量技術研究 [J].儀器儀表學報 ,2021,23(3):253256 [7]翟國富 ,劉茂愷 .一種實時高精度的機器人用超聲波處理方法 [J].應用聲學 ,1996,15(l):3545. [8]王潤田 .雙頻超聲波測距 [J].聲學技術 ,1996,15(3):116118. [9]閻蕊 .基于擴頻原理的井下液位連續測量方法研究 [D].西北 :碩士學位論文 ,2021. [10]李茂山 .超聲測距原理及實踐技術 [J].實用測試技術 ,1994,22(1):6264. 揚州職業大學畢業設計（論文） 第 34 頁共 39 頁 [11]李忠杰 .數字式超聲波位移測量儀的研究 [J].儀器儀表與裝置 ,2021,50(3):3436. [12]周元培 .超聲波及應用 [M].北京 :人民郵電出版社 ,2021. [13]林書玉 .超聲換能器的原理及設計 [M].北京 :科學出版社 ,2021. 附錄 附錄一 超聲波測系統原理圖 揚州職業大學畢業設計（論文） 第 35 頁共 39 頁 附錄二 超聲波測系統原理圖安裝圖 附錄三 超聲波測系統 原理圖 PCB 圖 揚州職業大學畢業設計（論文） 第 36 頁共 39 頁 附錄四 超聲波測距儀 產品 圖 附錄五 元器件清單 元件清單 單片機（ AT89S52） ： 1 個 電阻（ R） ： 330Ω *8 、 1K* 10K* 22K* 220K*1 開關 ： 1 個 電容（ C） ： 10uF* 22pF* 1 uF* * 104* 300pF*1 晶振 ： 12MHz*1 三極管（ PNP） ： 3 個 CX20216 ： 1 個 R T40 ： 各一個 74LS04 ： 6 個 導線若干 附錄 六 超聲波測系統原理圖 C 語言原程序 include include 揚州職業大學畢業設計（論文） 第 37 頁共 39 頁 //include define F_CPU 12021000UL //12MHz Volatile unsigned char code a[10]={0XC0,0XF9,0XA4,0XB0,0X99,0X92,0X82,0XF8,0X80,0X90}。 //volatile unsigned char code a[10]={0X3f,0X06,0X5b,0X4f,0X66,0X6d,0X7d,0X07,0X7f,0X6f}。 volatile unsigned char time1[3]={0X00},mark=0,mark1=0。 volatile float tempout=0,velocity=0,meas=0,ttime=0。 volatile unsigned int time=0。 volatile unsigned char disp[6]={0X00}。 sbit key=P2^0。//0XA0 。 sbit key1=P2^1。//0XA1 。 void puls(void)。 void display(void)。 void main(void) { volatile unsigned char i=0,j=0,k=0,l=0,m=0。 TMOD=0X02。//t0 ,timing 2 TH0=256。 TL0=256。 P3=0XFF。 IE=0X82。 for (i=0。i4。i++) { disp[i]=a[i]。 } while(1) { key=1。 key1=1。 TR0=1。 while(key1==0) { for(i=0。i4。i++) { display()。 } while((key==0)||(key1==0))。 揚州職業大學畢業設計（論文） 第 38 頁共 39 頁 if(key1==1) { TR0=0。 time=0。 puls()。 TR0=1。 IE=IE|0X01。 } } if(mark==1) { IE=0X82。 velocity=。 meas=(16570*ttime)/1000000 。//unit=cm j=(meas/100)。 disp[0]=a[j]。 k=(measj*100)/10。 disp[1]=a[k]。 m=(measj*100k*10)。 disp[2]=a[j]。 l=((measj*100k*10)*10m*10)。 disp[3]=a[l]。 mark=0。 } display()。 } } void ttimer(void) interrupt 1 using 1 { time++。 } void intt0(void) interrupt 0 using 2 { if(time10) { TR0=0。 IE=0X82。 ttime=time*100+(TL0256)。//us 揚州職業大學畢業設計（論文） 第 39 頁共 39 頁 TH0=256。 TL0=256。 mark=1。 } } void display(void) { volatile unsigned char i=0,j=0,ch=0XFE。 for(i=0。i4。i++) { P1=0XFF。 P0=0XFF。 if(i==2) { P0=disp[i]amp。0X7F。 } else P0=disp[i]。 P1=ch。 ch=ch1。 ch=ch|0X01。 for(j=0。j255。j++)。 } } void puls(void) { volatile unsigned char i=0,j=0。 for(i=0。i10。i++) { P3=P3amp。0XFD。 P3=P3amp。0XFD。 P3=P3|0X02。 P3=P3|0X02。 }