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单片机课程设计 超声波探测.docx
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单片机课程设计 超声波探测.docx
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I
摘 要
在基于传统的测量距离在一些领域存在不可克服的缺陷,鉴于超声波具有强
度大,方向性好等特点,利用超声波测量距离就可以解决这些问题,因此超声波
测量距离技术在工业控制、勘探测量、机器人定位和安全防范等领域得到了广泛
的应用。
本文设计了一种以 AT89C51 为核心的低成本、高精度、微型化 LED 显示的
超声波测距系统。系统由单片机、超声波发射电路、超声波接收放大电路、锁存
器以及显示电路构成。由 AT89C51 控制计算超声波从发射到接收的传送时间,
从而得到待测距离。本系统具有易检测、功能完善、工作可靠、准确度高等优点。
关键词 超声波;测距;单片机;制作
II
Abstract
Based on the traditional measuring distance in some areas there insurmountable
defects, in view of the ultrasonic with strength, directivity is good wait for a
characteristic, the use of ultrasonic distance measurement can solve these problems, so
ultrasonic distance measurement technology in industrial control, exploration survey,
robot localization and security fields has been widely used.
This paper introduces a design based on AT89C51 microcontroller as the core of
low cost, high precision, miniaturization LED display of the ultrasonic ranging system.
System is composed of single chip microcomputer, ultrasonic transmitting circuit,
ultrasonic receiving amplification circuit, latch and display circuit composition. By
AT89C51 control calculation ultrasonic from emission to receive transmission time,
thus obtains to measure distance. This system has the easy detection, complete
functions, reliable operation, the advantages of high accuracy.
Keywords:ultrasonic;distance meter ;microcontroller;manufacture
III
目录
1 绪论.........................................................................................................................1
1.1 设计的目的及意义 ......................................................................................1
1.2 设计的思路 ..................................................................................................1
1.3 设计的重点与难点 ......................................................................................2
2 超声波测距原理.....................................................................................................3
2.1 超声波介绍 ..................................................................................................3
2.1.1 超声波简介........................................................................................3
2.1.2 超声波的特性....................................................................................3
2.1.3 超声波的应用....................................................................................4
2.2 超声波介绍 ..................................................................................................4
2.2.1 超声波发生器....................................................................................4
2.2.2 超声波测距的原理............................................................................4
3 系统硬件设计.........................................................................................................6
3.1 系统结构设计 ..............................................................................................6
3.2 硬件介绍 ......................................................................................................6
3.2.1 AT89C51 简介...................................................................................6
3.2.2 超声波测距模块 HY-SRF05.............................................................9
3.2.3 锁存器 74HC373 .............................................................................11
3.2.4 电路原理图......................................................................................12
4 系统软件设计.......................................................................................................13
IV
4.1 系统设计思路及流程图 ............................................................................13
4.2 系统源程序 ................................................................................................14
4.3 基于 Proteus 的软件仿真 ..........................................................................18
5 PCB 设计 ..............................................................................................................20
5.1 基于 Proteus ARES 的 PCB 制作 .............................................................20
5.2 元件清单导出 ............................................................................................22
6 实物制作及测试...................................................................................................24
6.1 焊接用装配图 ............................................................................................24
6.2 焊接及测试 ................................................................................................25
设计总结......................................................................................................................29
致谢..............................................................................................................................30
参考文献......................................................................................................................31
1
超声波探测系统设计及实物制作
1 绪论
1.1 设计的目的及意义
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。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,国内一般使用专用集成
电路设计超声波测距仪,但是专用集成电路的成本很高,显示距离也比较困难,
操作使用也不是很方便。因此,本次设计研究一种成本低廉,性能优良的测距仪,
将使产品的发展得到突破。
展望未来,超声波测距仪作为一种新型具有重要应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,焕然一新的
测距仪将发挥更大的作用。
1.2 设计的思路
本系统的设计思想是采用以 AT89C51 单片机为核心,来设计一种低成本、
高精度、微型化数字显示超声波测距仪。
超声波测距可测出回波和发射脉冲之间的时间间隔,利用 S=Ct/2 就可以算出
距离,然后再 LED 上显示出来,当然还可以设置若干个按键,用以控制电路的
工作状态。限制的最大可测距离存在四个因素:超声波的幅度,反射面的质地,
反射面和入射波之间的夹角以及接收换能器的灵敏度。接收换能器对声波脉冲的
直接接收能力将决定最小的可测距离。本设计的测距最大范围可达 4.5 米。
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oligaga
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