文档介绍：1 超声波测距仪设计实验报告课题设计目的及意义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,人们可以具体利用的测距技术还十分有限,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,超声波测距仪作为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,面貌一新的测距仪将发挥更大的作用。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,由于历史原因合成时间住的许多不可预见因素,城市给排水系统,特别是排水系统往往落后于城市建设。因此,经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,人们生活舒适显得非常重要。而设计研制箱涵排水疏通移动机器人的自动控制系统,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。控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非常重要了。这就是我设计超声波测距仪的意义。实验原理超声波在液体、固体中衰减小、穿透力强、对某些固体、穿透深度能达到几十米的范围;另外,超声波方向性好,能够定向传播。因此,可以作为物体探查和进行测量的可靠手段。超声波发射器向某一方向发射超声波,在发射时刻的同时开始计时,超声波在空气中传播,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。超声波在空气中的传播速度为 340m/s ,根据计时器记录的时间 t ,就可以计算出发射点距障碍物的距离(s) ,即: s=340t/2 。整体电路设计整体电路的控制核心为单片机 STC89C52 。超声波发射和接收电路中都对相应信号进行整形及放大,以保证测量结果尽可能精确。超声波探头接 OUT 口实现超声波的发射和接收。整体结构图包括超声波发射电路,超声波接收电路,单片机电路,显示电路和语音提示电路等几部分模块组成。而超声波发射与接收电路还要加入放大电路。在发射后把信号放大,接收前也要把还再次放大。整体电路结构图如图 4-1 。2 图4-1 超声波测距原理图单片机发出 40kHZ 的信号,经放大后通过超声波发射器输出;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,得出距离数并送液晶显示。系统的硬件电路设计硬件电路的设计主要包括单片机系统及显示电路、超声波发射电路和超声波检测接收电路三部分。单片机采用 STC89C52 或其兼容系列。采用 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。显示电路采用简单实用的 1286 4 液晶屏。一、单片机的功能特点及应用 5l系列单片机中典型芯片(STC89C52) 采用 40 引脚双列直插封装(DIP) 形式,内部由 CPU , 4kB 的 ROM , 256 B的 RAM ,2个 16b 的定时/计数器 TO 和 T1 ,4个8b的工/ O 端I: IP0 , P1 , P2 , P3 ,一个全双功串行通信口等组成。特别是该系列单片机片内的 Flas h 可编程、可擦除只读存储器(E~PROM) ,使其在实际中有着十分广泛的用途,在便携式、省电及特殊信息保存的仪器和系统中更为有用。该系列单片机引脚与封装如图 2-1 所示。 3 5l系列单片机提供以下功能: 4 kB 存储器; 256 BRAM ; 32 条工/ O线; 2个 16b 定时/计数器; 5个2级中断源; 1个全双向的串行口以及时钟电路。空闲方式: CPU 停止工作,而让 RAM 、定时/计数器、串行口和中断系统继续工作。掉电方式:保存 RAM 的内容,振荡器停振,禁止芯片所有的其他功能直到下一次硬件复位。 5l 系列单片机为许多控制提供了高度灵活和低成本的解决办法。充分利用他的片内资源,即可在较少外围电路的情况下构成功能完善的超声波测距系统。二、单片机在本实验中