基于超声波传感器的障碍物检测课程设计报告
《智能仪器仪表设计基础》
课程设计报告
单位：
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班级：
学号：
指导老师：
成绩：
设计时间：2013 年5月
指导老师提供的设计题目和要求
1、设计题目：基于超声波传感器的障碍物检测电路仿真设计
2、指导老师：
3、设计条件：
[1]仿真软件可用Multisim10软件或者saber软件。
[2]超声波传感器详细参数：
工作频率：40KHz±1.0KHz
声压值：≥94dB(30cm/10Vrms sine wave)
灵敏度：≥-82dB/v/u bar(0dB=v/pa)；
余振：：≤1.2ms；
-6dB方向性(度)：60°±10°
电容：2000pf±10%；
最大输入电压(Vp-p)：150(40KHz)
使用温度范围：-35℃—+80℃
储藏温度范围：-40℃—+85℃
4、设计要求：
[1]设计电路包括超声波发射电路、超声波回波接收电路两部分。超声波发
射电路包括升压激励模块。超声波回波接收电路包括一级带通滤波电路、二级带通电路、回波二值化电路组成。
[2]当在超声波发射电路输入端输入VPP=5V，Vmin=0V的方波信号时，
超声波发射电路输出端能输出VPP=100V~150V，f=40KHZ的一个激
励信号。
[3]当在超声波回波接收电路输入端输出VPP=60mV~2V，f=40KHZ的正
弦波信号时，超声波回波接收电路输出端能输出电平信号。当在超声波回波接收电路输入端输入低电平信号时，超声波回波接收电路输出端能输出高电平信号。
[4]附加要求：请用虚拟仪器显示各个电路模块输入端信号及输出端信号
5、参考书目
[1]胡向东，刘京诚，余成波等编著，传感器与检测技术机械工业出版社，2009
[2] 张国雄主编测控电路机械工业出版社，第4版
一、摘要
本次仿真实验设计电路包括超声波发射电路、超声波回波接收电路两部分。超声波发射电路包括升压激励模块。超声波回波接收电路包括一阶低通滤波电路、二级低通电路、回波二值化电路组成。在本次应用Multisim10软件仿真实验过程中我们用555定时器产生了0~5V的方波激励信号，并通过升压激励电路最终能输出VPP=100V~150V，f=40KHZ的一个激励信号。
而当在超声波回波接收电路输入端输出VPP=60mV~2V，f=40KHZ的正弦波信号时，超声波回波接收电路输出端能输出电平信号。当在超声波回波接收电路输入端输入低电平信号时，超声波回波接收电路输出端能输出高电平信号。
二、相关电路概述及原理简介
1、超声波传感器
超声波发射与回波接收电路的主要作用是提高驱动超声波传感器的脉冲电压幅值，有效地进行电／声转换，增大超声波的发射距离，并通过收发一体的超声波传感器将返回的超声波转变成微弱的电信号。超声波发射与回波接收电路如图3所示(画出一路，其他三路与该路一样)。
图1 超声波发射原理图
EFR40RS是收发一体封闭(防水)型超声波传感器，其中心频率
f0=(40．0±1．0)kHz，-3 dB带宽1 kHz。驱动电压峰一峰值要求60～150 V。CD4052是双路四选一模拟开关，单片机的P3．4和P3．5端口输出选通信号，单片机的P3．3端口输出一串40 kHz的脉冲电压，通过CD4052的X路加到选通的开关三极管Q1基极，经脉冲变压器T1升压至100 VP-P左右，驱动超声波传感器EFR40RS发射超声波。发射时的脉冲电压幅值大小直接影响测距的远近，应采用超声波专用的脉冲变压器。反射回的超声波经原收发一体封闭型超声波传感器变成毫伏级的一串脉冲电信号。由于回波电信号的幅值小，VD3和VD4二极管截止，该信号不会通过T1变压器副边线圈形成短路。VD1和VD2二极管也截止，所以回波电信号经R1和C1，通过CD4052的Y路送到超声波电信号放大与整形电路。R1和VD1，VD2组成双向限幅电路，避免发射时的大信号造成超声波放大与整形电路阻塞，甚至损坏电路。
2、555定时器
555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为555，用CMOS工艺制作的称为7555，除单定时器外，还有对应的双定时器 556/7556。555定时器的电源电压范围宽，可在4.5V~16V工作，7555可在3~18V工作，输出驱动电流约为200mA，因而其输出可与TTL、CMOS或者模拟电路电平兼容。电路组成：
图2 555定时器构成的多谐振荡器电路
用555定时器构成的多谐振荡器电路如图所示：图中电容C、电阻R1和R2作为振荡器的定时元件，决定着输出矩形波正、负脉冲的宽度。定时器的触发输入端（2脚）和阀值输入端（6脚）与电容相连；集电极开路输出端（7脚）接R1、R2相连处，用以控制电容C的充、放电；外界控制输入端（5脚）通过0.01uF电容接地。
多谐振荡器的工作波形如图所示，电路接通电源的瞬间，由于电容C来不及充电，Vc=0v，所以555定时器状态为1，输出Vo为高电平。同时，集电极输出端（7脚）对地断开，电源Vcc对电容C充电，电路进入暂稳态I，此后，电路周而复始地产生周期性的输出脉冲。多谐振荡器两个暂稳态的维持时间取决于RC充、放电回路的参数。暂稳态Ⅰ的维持时间，即输出Vo的正向脉冲宽度T1≈0.7(R1+R2)C；暂稳态Ⅱ的维持时间，即输出Vo的负向脉冲宽度
T2≈0 .7R2C。.
图3 多谐振荡器的工作波形
因此，振荡周期T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C，振荡频率f=1/T。正向脉冲宽度T1与振荡周期T之比称矩形波的占空比Ｄ，由上述条件可得D=（R1+R2）/（R1+2R2），若使R2>>R1，则D≈1/2，即输出信号的正负向脉冲宽度相等的矩形波（方波）。电容器C放电所需的时间为：tPL=R*ln2≈0.7*R；当C放电结束时，T截止，Vcc将通过R1、R2向电容器C充电，Vc由Vcc/3上升到2Vcc/3所需的时间为:t PH=(R1+R2)*C*ln2≈0.7*(R1+R2)*C；当Vc上升到2Vcc/3时，触发器又发生翻转，如此周而复始，在输出端就得到了一个周期性的方波，其频率：f=1/(tPL+tPH)≈1.43/[(R1+2*R2)*C]
555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。555定时器内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个RS触发器，一个放电管T及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3 和 2VCC /3。本次仿实验中我们将利用555定时器构成的多协振荡器产生脉冲信号。如图4所示。
图4 555定时器构成的多协振荡器参考图
多谐振荡器应用举例：
超声检测课程设计 课题：旋翼梁的超声检测 学院：测试与光电工程 班级：100815 姓名：韩志伟 指导老师：李坚 二零一三年十月二十三日
测试与光电工程学院 课程设计任务书 测控系100815 班学生韩志伟学号10081515 课题名称：旋翼梁的超声检测 课题设计要求： 1.编制所指定工件的超声探伤工艺规程，工艺卡。 2.说明编制规程、工艺卡所依据的标准的条目，所选择参数的计算方法和过程。 3.通过实践验证所编的规程、工艺卡的合理性和可靠性，如不能正确检测缺陷， 则对所编规程进行修改，直到能检出。分析影响检测结果的相关因素，根据自己的实际的检测过程，重点分析其中一种的原因以及解决方法。 4.根据自己选定的标准中的验收规定，对缺陷定量、定性、定位。 课题内容： 1.给定定工件实物名称、材料、热处理状态等。 2.根据超声检测原理和工艺步骤，设计探伤规程和工艺卡。 3.编写设计根据和原理说明。 4.对实物进行检测，验证设计的合理性，或做修改，反复，达到设计上合理， 实践上可行的要求。 5.撰写课程设计报告（内含工件的检测报告）。 进度安排： 1.周一安排任务，任务说明 2.周二∽周四，查阅资料，设计。 3.周四∽周五答疑，验证确定设计任务。 主要参考资料: 1.GJB 1580A-2004 变形金属超声检验方法 2.JB4730-2005 特种设备无损检测 3.郑辉等编《超声检测》中国劳动社会保障出版社 2007年 系负责人：陆铭慧指导教师：李坚 2013年9月
旋翼梁的超声检测 学生姓名：韩志伟学号：10081515 指导老师：李坚 摘要：超声检测是指用超声波来检测材料和工件、并以超声检测仪作为显示方式的一种无损检测方法。超声检测是利用超声波的众多特性（如反射和衍射），通过观察显示在超声检测仪上的有关超声波在被检材料或工件中发生的传播变化，来判定被检材料和工件的内部和表面是否存在缺陷，从而在不破坏或不损害被检材料和工件的情况下，评估其质量和使用价值。本次课程设计利用超声检测的方法对旋翼梁进行检测。 关键词：旋翼梁、超声、超声检测、缺陷 指导老师签名：
@ 嵌入式系统原理与应用 课程设计 —基于ARM9的温度传感器· 学号：01** 班级：**************1班 姓名：李* 指导教师：邱* 、
课程设计任务书 班级: ************* 姓名： ***** 设计周数: 1 学分: 2 指导教师: 邱选兵 $ 设计题目: 基于ARM9的温度传感器 设计目的及要求: 目的： 1.熟悉手工焊锡的常用工具的使用及其维护与修理。 2.基本掌握手工电烙铁的焊接技术，能够独立的完成简单电子产品的安装与焊 接。熟悉电子产品的安装工艺的生产流程。 3.熟悉印制电路板设计的步骤和方法，熟悉手工制作印制电板的工艺流程，能 够根据电路原理图，元器件实物设计并制作印制电路板。 4.* 5.熟悉常用电子器件的类别、型号、规格、性能及其使用范围，能查阅有关的 电子器件图书。 6.能够正确识别和选用常用的电子器件，并且能够熟练使用普通万用表和数字 万用表。 7.掌握和运用单片机的基本内部结构、功能部件、接口技术以及应用技术。 8.各种外围器件和传感器的应用； 9.了解电子产品的焊接、调试与维修方法。 要求： 1.学生都掌握、单片机的内部结构、功能部件，接口技术等技能； 2.根据题目进行调研，确定实施方案，购买元件，并绘制原理图，焊接电路板， 调试程序； 3.} 4.焊接和写汇编程序及调试，提交课程设计系统（包括硬件和软件）；. 5.完成课程设计报告 设计内容和方法:使用温度传感器PT1000，直接感应外部的温度变化。使用恒流源电路，保证通过PT1000的电流相等，根据PT1000的工作原理与对应关系，得到温度与电阻的关系，将得到的电压放大20倍。结合ARM9与LCD，将得到的
目录 前言 1课题设计目及意义----------------------------------------------- 1 1.1设计目----------------------------------------------------- 1 1.2设计意义----------------------------------------------------- 1 1.3课题设计任务和规定------------------------------------------- 1 正文 1 课程方案设计------------------------------------------------- 2 1.1系统整体方案--------------------------------------------------- 2 1.2系统整体方案论证-------------------------------------------- 2 2系统硬件构造设计------------------------------------- 2 2.1 51系列单片机功能特点及测距原理------------------------------ 3 2.1.1 51系列单片机功能特点------------------------------------- 3 2.1.2 单片机实现测距原理 ----------------------------------------- 3 2.2 超声波电路构造------------------------------------------------ 4 2.3 超声波测距系统硬件电路设计---------------------------------- 4 2.4 PCB版图设计---------------------------------------------------- 5 3 系统软件设计----------------------------------------- 6 3.1 超声波测距仪算法设计---------------------------------------- 7 3.2 主程序流程图--------------------------------------------------- 7 3.3单片机某些C语言程序-------------------------------------------- 8 3.4超声波测距某些C语言程序-------------------------------------- 11
《超声检测学》 实验指导书（机电学院测控技术及仪器专业使用） 彭光俊赵志编 武汉理工大学教材中心 2003年6月
第一部分 A型脉冲反射式超声探伤 系统工作性能测试 实验一水平线性的测定 一、实验目的 学会使用超声波探伤仪，熟练掌握超声探伤系统水平线性的测试方法。 二、概要 水平线性即超声探伤仪对距离不同的反射体所产生的一系列回波的显示距离与反射体距离之间能够按比例方式显示的能力。 A型显示超声探伤仪示波管内的电子束受与时间成线性关系的扫描电压作用，而在水平方向扫描形成时间基线。由于反射体的回波位置是在有线性刻度的时间基线标尺上读出的，因此，水平扫描线（时间基线）的非线性会引起定位误差。本测试就是为了检查超声探伤系统的时基线性。 三、实验用品 仪器：CTS-22型超声波探伤仪 1台 探头：2.5P 20-D型直探头，2.5P 13×13 K1.5-D型斜探头各1个电缆：QQ9-2电缆线（带接头） 1条 试块：CSK-ⅠA型试块 1块 耦合剂：机油 1杯 工具：小螺丝刀 1把 四、实验内容及步骤 （一）采用直探头测定水平线性 1．将探伤仪的[抑制]置于“0”， 其它调整取适当值。 2．将直探头压在CSK-ⅠA型试 块的A位置，中间加适当的耦合剂， 以保持稳定的声耦合，如图1-1所示。 3．调节[深度范围]、[深度微调] 和[脉冲移位]旋钮，使屏幕上显示出图1-1
第6次底波。 4．调节[粗调衰减]、[细调衰减]和[增益]旋钮，当底波B1和B6的幅度分别为50%满刻度时，将它们的前沿分别对准刻度0和100（设水平全刻度为100格）。B1和B6的前沿位置在调整中如果相互影响，则应反复进行调整。 5．再依次分别地将底波动B2、B3、B4、B5调到50%满刻度，并分别读出底波B2、B3、B4、B5的前沿与刻度20、40、60、80的偏差α2、α3、α4、α5（以格数计），如图1-2所示，将数据填入表1-1。 6．取其中最大的偏差值αmax。 则水平线性误差ΔL为： ΔL = | αmax | % 注意事项：图1-2中的B1～B6是分别调 到同一幅度，而不是同时达到此幅度。 （二）采用斜探头测定水平线性 采用斜探头测定水平线性的测试方 法与采用直探头测定水平线性的测试方 法相同。 五、实验报告要求 1．列出实验数据，计算水平线性 误差。 2．为什么读回波在水平标尺上的 位置时应将回波幅度分别调到某一相同 高度（如满刻度的50%）？图1-2 3．在水平线性误差很大的情况下，如何较精确地测定反射体深度？ 4．水平线性误差影响什么？
: 温度传感器课程设计报告 专业：电气化 年级： 13-2 学院：机电院 { 姓名：崔海艳 学号：35 … ^ -- 目录
1 引言 (3) 2 设计要求 (3) 3 工作原理 (3) 4 方案设计 (4) … 5 单元电路的设计和元器件的选择 (6) 微控制器模块 (6) 温度采集模块 (7) 报警模块 (9) 温度显示模块 (9) 其它外围电路 (10) 6 电源模块 (12) 7 程序设计 (13) — 流程图 (13) 程序分析 (16) 8. 实例测试 (18) 总结 (18) 参考文献 (19) \
。 1 引言 传感器是一种有趣的且值得研究的装置，它能通过测量外界的物理量，化学量或生物量来捕捉知识和信息，并能将被测量的非电学量转换成电学量。在生活中它为我们提供了很多方便，在传感器产品中，温度传感器是最主要的需求产品，它被应用在多个方面。总而言之，传感器的出现改变了我们的生活，生活因使用传感器也变得多姿多彩。 温度控制系统广泛应用于社会生活的各个领域，如家电、汽车、材料、电力电子等，常用的控制电路根据应用场合和所要求的性能指标有所不同，在工业企业中，如何提高温度控制对象的运行性能一直以来都是控制人员和现场技术人员努力解决的问题。这类控制对象惯性大，滞后现象严重，存在很多不确定的因素，难以建立精确的数学模型，从而导致控制系统性能不佳，甚至出现控制不稳定、失控现象。传统的继电器调温电路简单实用，但由于继电器动作频繁，可能会因触点不良而影响正常工作。控制领域还大量采用传统的PID控制方式，但PID控制对象的模型难以建立，并且当扰动因素不明确时，参数调整不便仍是普遍存在的问题。而采用数字温度传感器DS18B20，因其内部集成了A/D转换器，使得电路结构更加简单，而且减少了温度测量转换时的精度损失，使得测量温度更加精确。数字温度传感器DS18B20只用一个引脚即可与单片机进行通信，大大减少了接线的麻烦，使得单片机更加具有扩展性。由于DS18B20芯片的小型化，更加可以通过单跳数据线就可以和主电路连接，故可以把数字温度传感器DS18B20做成探头，探入到狭小的地方，增加了实用性。更能串接多个数字温度传感器DS18B20进行范围的温度检测 2 设计要求
《微机原理及应用》课程设计 超声波测距器的设计 学生姓名郝强 学号20110611113 学院名称机电工程学院 专业名称机械电子工程 指导教师王前 2013年12月27日
摘要 随着科学技术的快速发展，超声波将在科学技术中的应用越来越广。本文对超声波传感器测距的可能性进行了理论分析，利用模拟电子、数字电子、微机接口、超声波换能器、以及超声波在介质的传播特性等知识，采用以AT89C51单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪的硬件电路和软件设计方法在此基础上设计了系统的总体方案，最后通过硬件和软件实现了各个功能模块。相关部分附有硬件电路图、程序流程图。为了保证超声波测距传感器的可靠性和稳定性，采取了相应的抗干扰措施。就超声波的传播特性，超声波换能器的工作特性、超声波发射、接收、超声微弱信号放大、波形整形、速度变换、语音提示电路及系统功能软件等做了详细说明。 关键词：超声波；传感器；测量距离；控制
目录 摘要 (2) 目录 (3) 1.设计目的 (4) 2.总体方案 (4) 3.硬件设计 (5) 3.1 超声波测距器硬件电路设计 (5) 3.2.1单片机芯片的选择 (6) 3.2.2AT89C51定时计数应用电路 (6) 3.3超声波发射电路设计 (6) 3.3.1选择超声波发生器类型 (6) 3.3.2 超声波发射电路设计 (7) 3.4超声波接收电路设计 (8) 3.5超声波显示电路设计 (9) 4.软件设计 (9) 4.1波测距器的算法设计 (10) 4.2系统的主控制程序设计 (11) 4.3发生子程序设计 (12) 4.4接收中断程序设计 (13) 4.5显示程序设计 (14) 4.6距离计算程序 (15) 5.结论 (17) 参考文献 (18)
《智能仪器仪表设计基础》 课程设计报告 单位： 学生姓名： 专业： 班级： 学号： 指导老师： 成绩： 设计时间：2013 年5月
指导老师提供的设计题目和要求 1、设计题目：基于超声波传感器的障碍物检测电路仿真设计 2、指导老师： 3、设计条件： [1]仿真软件可用Multisim10软件或者saber软件。 [2]超声波传感器详细参数： 工作频率：40KHz±1.0KHz 声压值：≥94dB(30cm/10Vrms sine wave) 灵敏度：≥-82dB/v/u bar(0dB=v/pa)； 余振：：≤1.2ms； -6dB方向性(度)：60°±10° 电容：2000pf±10%； 最大输入电压(Vp-p)：150(40KHz) 使用温度范围：-35℃—+80℃ 储藏温度范围：-40℃—+85℃ 4、设计要求： [1]设计电路包括超声波发射电路、超声波回波接收电路两部分。超声波发射电 路包括升压激励模块。超声波回波接收电路包括一级带通滤波电路、二级带 通电路、回波二值化电路组成。 [2]当在超声波发射电路输入端输入VPP=5V，Vmin=0V的方波信号时，超声 波发射电路输出端能输出VPP=100V~150V，f=40KHZ的一个激励信号。 [3]当在超声波回波接收电路输入端输出VPP=60mV~2V，f=40KHZ的正弦 波信号时，超声波回波接收电路输出端能输出电平信号。当在超声波回波接 收电路输入端输入低电平信号时，超声波回波接收电路输出端能输出高电平 信号。 [4]附加要求：请用虚拟仪器显示各个电路模块输入端信号及输出端信号 5、参考书目 [1]胡向东，刘京诚，余成波等编著，传感器与检测技术机械工业出版社，2009 [2] 张国雄主编测控电路机械工业出版社，第4版
温度传感器课程设计报告 专业：电气化___________________ 年级：13-2 学院：机电院 姓名：崔海艳 ______________ 学号：8021209235 目录 1弓I言................................................................... ..3
2设计要求................................................................. ..3 3工作原理................................................................. ..3 4 方案设计 ................................................................ ..4 5单元电路的设计和元器件的选择.............................................. ..6 5.1微控制器模块........................................................... .6 5.2温度采集模块...................................................... .. (7) 5.3报警模块.......................................................... .. (9) 5.4 温度显示模块..................................................... .. (9) 5.5其它外围电路........................................................ (10) 6 电源模块 (12) 7程序设计 (13) 7.1流程图............................................................... (13) 7.2程序分析............................................................. ..16 8.实例测试 (18) 总结.................................................................... ..18 参考文献................................................................ ..19
超声波传感器的设计 与应用
传感器课程设计 （2010级） 题目：超声波传感器的设计与应用 学员姓 名：xxx 学 号：201003011020 学员姓 名：xxx 学 号：201003011027 学员姓 名：xxx 学 号：201003011003 xxx
二〇一三年九月
目录 ...............................................................................................................................................第一章超声波传感器简介........................................................................................ 1.1超声波传感器是什么 (2) 1.2超声波传感器应用前景 (2) 第二章超声波传感器设计 (3) 2.1设计目标描述 (3) 2.2 设计指标 (3) 2.3 传感器结构概述 (4) 2.4 传感器设计原理 (4) 2.4.1 物理部分设计 (4) 2.4.2 电路部分设计 (7) 第三章硬件设计 (8) 3.1 单片机设计 (8) 3.2 传感器设计 (11) 3.3 单片机与传感器连接 (12) 第四章软件设计 (13) 4.1 总体设计思路 (13) 4.2 软件程序 (13) 第五章测试结果与分析 (21) 第六章结论 (22) 参考文献 (24)
第一章超声波传感器的设计 1.1超声波传感器是什么 超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。因此超声波检测广泛应用在工业、国防、生物医学等方面。 1.2超声波传感器应用前景 随着科学技术的快速发展，超声波将在传感器中的应用越来越广。在人类文明的历次产业革命中，传感技术一直扮演着先行官的重要角色，它是贯穿各个技术和应用领域的关键技术，在人们可以想象的所有领域中，它几乎无所不在。传感器是世界各国发展最快的产业之一，在各国有关研究、生产、应用部门的共同努力下，传感器技术得到了飞速的发展和进步。但就目前技术水平来说，人们可以具体利用的传感技术还十分有 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，超声波传感器作为一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
温度传感器的特性及应用设计 集成温度传感器是将作为感温器件的晶体管及其外围电路集成在同一芯片上的集成化温度传感器。这类传感器已在科研，工业和家用电器等方面、广泛用于温度的精确测量和控制。 1、目的要求 1．测量温度传感器的伏安特性及温度特性，了解其应用。 2．利用AD590集成温度传感器，设计制作测量范围20℃～100℃的数字显示测温装置。 3．对设计的测温装置进行定标和标定实验，并测定其温度特性。 4．写出完整的设计实验报告。 2、仪器装置 AD590集成温度传感器、变阻器、导线、数字电压表、数显温度加热设备等。 3、实验原理 AD590 R=1KΩ E=（0-30V） 四、实验内容与步骤 ㈠测量伏安特性――确定其工作电压范围 ⒈按图摆好仪器，并用回路法连接好线路。 ⒉注意，温度传感器内阻比较大，大约为20MΩ左右，电源电 压E基本上都加在了温度传感器两端，即U＝E。选择R4＝1KΩ，温度传感器的输出电流I＝V/R4＝V（mV）/1KΩ＝│V│（μA）。
⒊在0～100℃的范围内加温，选择0.0 、10.0、20.0……90.0、100.0℃，分别测量在0.0、1.0、2.0……25.0、30.0V时的输出电流大小。填入数据表格。 ⒋根据数据，描绘V～I特性曲线。可以看到从3V到30V，基本是一条水平线，说明在此范围内，温度传感器都能够正常工作。 ⒌根据V～I特性曲线，确定工作电压范围。一般确定在5V～25V为额定工作电压范围。 ㈡测量温度特性――确定其工作温度范围 ⒈按图连接好线路。选择工作电压为10V，输出电流为I＝V/R4＝V（mV）/1KΩ＝│V│（μA）。 ⒉升温测量：在0～100℃的范围内加热，选择0.0 、10.0、 20.0……90.0、100.0℃时，分别同时测量输出电流大小。将数据填入数据表格。 注意：一定要温度稳定时再读输出电流值大小。由于温度传感器的灵敏度很高，大约为k=1μA／℃，所以，温度的改变量基本等于输出电流的改变量。因此，其温度特性曲线是一条斜率为k=1的直线。 ⒊根据数据，描绘I～T温度特性曲线。 ⒋根据I～T温度特性曲线，求出曲线斜率及灵敏度。 ⒌根据I～T温度特性曲线，在线性区域内确定其工作温度范围。 ㈢实验数据: ⒈温度特性
附录 20 目录 .、八 、- 刖言 1课题设计目的及意义 ---------------------------- 1 1.1设计的目的 ------------------------------------- 1 1.2设计的意义 ------------------------------------- 1 1.3课题设计的任务和要求 正文 1课程的方案设计 ------------------------------- 2 1.1系统整体方案 ----------------------------------- 2 1.2系统整体方案的论证 ------------------------------- 2 2 系统的硬件结构设计 ----------------------------- 2 2.1 51系列单片机的功能特点及测距原理 ----------------------- 3 2.1.1 51 系列单片机的功能特点 -------------------------- 3 2.1.2单片机实现测距原理 ----------------------------- 3 2.2超声波电路结构 ---------------------------------- 4 2.3超声波测距系统的硬件电路设计 ------------------------- 4 2.4 PCB 版图设计 ---------------------------------- 5 3系统软件的设计 ---------- 3.1超声波测距仪的算法设计- 3.2主程序流程图 -------------- 3.3单片机部分C 语言程序 ----- 3.4超声波测距部分C 语言程序 4实物制作 ---------------------------------- 17 4.1电路板焊接及连线图 ------------------------------- 17 4.2实物调试效果图 ---------------------------------- 18 4.3焊接电路板时所遇问题 ------------------------------ 19 --- 6 -——7 7 -----8 ——11
单片机、传感器、印制电路板 课程整合实训 电子产品设计与制作 技术报告 （2013——2014 学年第二学期） 项目名称：超声波测距仪设计 指导教师：卢建声,曾庆波,代瑶 专业：微电子技术 班级：12微电子 组长：张哲铭 组员：高金阁,李雨泽,苏程龙黑龙江信息技术职业学院·电子工程系
目录 任务书...................................................................... 错误！未定义书签。 一、工作任务 ................................................................. 错误！未定义书签。 二、工作目标 (3) 三、主要设计内容 (3) 1.原理设计 (3) 2.原理框图 (3) 3原理图 (4) 4元件清单 (4) 五、提交成果 ................................................................. 错误！未定义书签。 一、原理设计与技术路线 .............................................. 错误！未定义书签。 1、原理图绘制......................................................... 错误！未定义书签。 2、PCB图绘制.......................................................... 错误！未定义书签。 3、单元电路设计..................................................... 错误！未定义书签。 4、整机设计 ............................................................ 错误！未定义书签。 (5) (6) 六、总结报告 (10) 附录 (13) 超声波测距仪设计
超声波避障小车设 计
Harbin Institute of Technology 课程设计说明书（论文） 设计题目：超声波避障小车 院系：电气工程及自动化 班级： 1 21 设计者：张佳炜 学号： 11 0316 指导教师：周庆东 设计时间： .09.14- .09.25 哈尔滨工业大学
课程设计考核表 题目：超声波避障小车 学生姓名：张佳炜班级： 1 21 学号： 11 0316 实验部分考核 总结报告评分 总成绩：指导教师签字：
哈尔滨工业大学课程设计任务书
开题报告 1立项依据 1.1立项目的 （1）设计一辆利用超声波传感器来实现避障功能的小车，使小车对其运动方向受到的阻碍作出各种躲避障碍的动作。 （2）深入学习单片机原理及其应用，提高程序的编写能力。 （3）掌握单片机系统外围电路的设计，了解超声波传感器的工作原理。（4）掌握软件和硬件调试的基本技巧与方法。 1.2立项意义 汽车作为人们不可缺少的交通工具，给人类带来了极大的便利，但随着汽车的量越来越多，交通事故也越来越多。交通事故成为了现在越来越严重的安全隐患。我们必须加强对汽车安全性能的考虑。随着电子技术、信息技术、网络技术的发展，智能汽车概念应运而生，将电子信息网络和汽车接合起来实现汽车的智能化，是传统汽车产业的机遇也是的挑战。汽车的智能化必将是未来汽车产业发展的趋势，在这样的背景下，我们开展了基于超声波的智能小车的避障研究。 超声波具有穿透力强、方向性好、操作简单、方便、快速和安全等的特点，在很多 领域有着广泛的应用前景。超声波作为智能车避障的传感信号，以其避障实现方便，计算简单，易于做到实时控制，测量精度也能达到实用的要求，在未来汽车智能化进程中必将得到广泛应用。作为一个发展大
毕业设计(论文)开题报告 学生姓名：学号： 专业：电气工程及其自动化 设计(论文)题目：超声测距系统设计 指导教师: 2011 年 2 月24 日
毕业设计（论文）开题报告 1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述 文献综述 1 研究背景 测距的原理和方法有很多，根据信息载体的不同可分为光学方法、无线电方法和超声波方法[1]。随着电子技术的发展，先后出现了激光、超声波及红外线等非接触式测距方法。激光测距虽然测距精度高，操作简单，但是受环境的影响比较大，且系统检测维护不便，价格相对昂贵，一般多在军事领域应用。红外测距属于电磁波的一种，超声波是声波测距，实现起来更容易且不受电磁干扰影响。红外传播速度为3x108m/s，超声波在空气中的传播速度为340m/s，其速度相对电磁波是非常慢的，因此在同等距离的情况下，超声波的传播时间远大于红外，往返时间更易测量[1]。 由于超声波方向性好、超声测量无接触，超声波测距系统价格低廉、易实现、信息处理简单可靠，所以利用超声波进行距离和长度的测量越来越受到人们的重视。超声波技术的发展经历了从理论技术的研究到大范围的工业应用。在这期间，雷达技术、激光技术、电子技术等技术的发展对超声波技术不断更新和发展起到了很大的促进作用[2]。 2 国外研究现状 一般认为，关于超声波的研究最初起始于1876年F.Galton的气哨实验，这是人类首次有效产生的高频声波。在之后的三十年中，超声波仍然是一个鲜为人知的东西，由于当时电子技术发展缓慢，对超声波的研究造成了一定程度的影响[3]。 1917年，法国人Langevin使用一种晶体传感器在水下发射和接收相对低频的超声波。这种方法可以用来检测水中是否存在潜艇并进行水下通信联络。在这之后对超声的研究主要体现在电子领域[4]。 1925年，Pierce使用石英传感器和镍传感器来产生和探测超声波，而且频率扩展到兆赫级。至此；Debye,Sears,Lcas分别发现了超声波的衍射光栅，用超声波来研究液体和气体的声学特性方法得到稳定发展。 1927年Hantalnnn和Tro11e解决了超声汽笛的许多细节问题，这些汽笛被证明在流
超声波检测实验 一、实验目标 1）了解超声波探伤仪的原理并学会使用CTS-22型超声波探伤仪 2）掌握现场测试超声仪器性能的基本方法，包括：垂直线性、水平线性、探伤仪与仪器的组合性能。 3）初步学会超声波探伤 二、实验仪器设备 CTS-22型超声波探伤仪1台 2.5MHZ直探头1只 平面锻件（工件）1块 ⅡW试块(荷兰试块) 1块 平底孔试块（CS-1试块）1块 三、实验原理 1. 超声传感器结构及原理 超声波传感器又称超声波探头或超声波换能器，是利用压电效应将电能转换为超声振动能，或将超声振动能转为电能的实验装置。在实际应用中，我们利用压电效应的可逆性，也可将换能器作为“发射”或“接收”兼用。亦即将交流电压加在压电元件上，使其向介质发射超声波，同时又利于它接收从介质反射回来的超声波，并将反射转换成电信号。 图4-1是超声波纵波换能器的结构图，压电晶片是换能器的主要元件。压电晶体的厚度与超声波的频率成反比，如铁钛酸铅的频率厚度常数为1890KHz/mm，压电片的厚度为1mm时，固有频率为1.89MHz。压电片的两面敷有银层，作为导电的极板，压电片的地面接地线，上面接导线引致电路中。 2. 超声检测的基本原理 超声检测是一种利用超声波在介质中传播的性质来判断工件和材料是否异常的检验和测量方法。在超声检测中，所使用的电声、声电换能器，主要是利用
压电效应制作的，直探头可发射和接受纵波，主要由压电晶片和保护膜组成。超声波是由发射电路即高频脉冲电路产生的高频电压，加在发射探头上。发射探头将电波变成超声波，传入工件中。超声在缺陷或介面上反射后回到接收探头，转变为电波后输入给接收电路进行放大、检波，最后加到示波管上显示出来。通过缺陷在荧光屏上横坐标的位置，可以对缺陷定位；根据缺陷波的高度可确定缺陷的大小。 四、实验数据整理与分析 1.测试超声波探伤仪的垂直线性误差 绘制衰减测量曲线： 垂直线性误差： ?=++-=≤ d d d [()()] 6.9%8% 满足ZBY-84 标准规定
温度传感器课程设计报告 专业：电气化 年级： 13-2 学院：机电院 姓名：崔海艳 学号：8021209235 -- 目录 1引言 (3) 2 设计要求 (3)
3 工作原理 (3) 4 方案设计 (4) 5 单元电路的设计和元器件的选择 (6) 5.1微控制器模块 (6) 5.2温度采集模块 (7) 5.3报警模块 (9) 5.4温度显示模块 (9) 5.5其它外围电路 (10) 6 电源模块 (12) 7 程序设计 (13) 7.1流程图 (13) 7.2程序分析 (16) 8. 实例测试 (18) 总结 (18) 参考文献 (19) 1 引言 传感器是一种有趣的且值得研究的装置，它能通过测量外界的物理量，化学量或生物量来捕捉知识和信息，并能将被测量的非电学量转换成电学量。在
生活中它为我们提供了很多方便，在传感器产品中，温度传感器是最主要的需求产品，它被应用在多个方面。总而言之，传感器的出现改变了我们的生活，生活因使用传感器也变得多姿多彩。 温度控制系统广泛应用于社会生活的各个领域，如家电、汽车、材料、电力电子等，常用的控制电路根据应用场合和所要求的性能指标有所不同，在工业企业中，如何提高温度控制对象的运行性能一直以来都是控制人员和现场技术人员努力解决的问题。这类控制对象惯性大，滞后现象严重，存在很多不确定的因素，难以建立精确的数学模型，从而导致控制系统性能不佳，甚至出现控制不稳定、失控现象。传统的继电器调温电路简单实用，但由于继电器动作频繁，可能会因触点不良而影响正常工作。控制领域还大量采用传统的PID控制方式，但PID控制对象的模型难以建立，并且当扰动因素不明确时，参数调整不便仍是普遍存在的问题。而采用数字温度传感器DS18B20，因其内部集成了A/D转换器，使得电路结构更加简单，而且减少了温度测量转换时的精度损失，使得测量温度更加精确。数字温度传感器DS18B20只用一个引脚即可与单片机进行通信，大大减少了接线的麻烦，使得单片机更加具有扩展性。由于DS18B20芯片的小型化，更加可以通过单跳数据线就可以和主电路连接，故可以把数字温度传感器DS18B20做成探头，探入到狭小的地方，增加了实用性。更能串接多个数字温度传感器DS18B20进行范围的温度检测 2 设计要求 本设计主要是介绍了单片机控制下的温度检测系统，详细介绍了其硬件和软件设计，并对其各功能模块做了详细介绍，其主要功能和指标如下： ●利用温度传感器（DS18B20）测量某一点环境温度 ●测量范围为-55℃～＋99℃，精度为±0.5℃ ●用液晶进行实际温度值显示 ●能够根据需要方便设定上下限报警温度 3 工作原理 温度传感器 DS18B20 从设备环境的不同位置采集温度，单片机 AT89S51 获取采集的温度值，经处理后得到当前环境中一个比较稳定的温度值，再根据当前设定的温度上下限值，通过加热和降温对当前温度进行调整。当采集的温度经处
课程设计报告 题目超声波测距系统设计 课程名称单片机原理及应用 院部名称机电工程学院 专业电气工程及其自动化 班级 12电气工程及其自动化（单） 学生姓名潘成城 学号 19 课程设计地点工科楼 C304 课程设计学时 20 指导教师李国利 金陵科技学院教务处制成绩
目录 一、概述 (3) 课程设计应达到的目的 (4) 超声波测距系统设计………………………………………………………………… 4 二、总体设计方案及说明 (4) 系统总体设计思路 (4) 系统总体设计框图 (5) 三、系统硬件电路设计 (5) 单片机的最小系统 (6) 单片机的功能与特点 (6) 系统原理分析 (6) 超声波测距原理 (6) 超声波传感器检测电路 (6) 超声波检测电路图 (7) 超声波发生及感应过程 (7) 超声波测距接收 (7) HC-SR04模块 (7) T40、R40超声波传感装置介绍 (7) SCM1602显示模块 (9) 四、系统软件部分设计 (11) 软件流程图 (11) 主程序流程图 (11) 超声波发生子程序 (11) 系统源程序 (12) 五、系统仿真过程与结果...........................................................................13 Proteus仿真软件 (14) 仿真编译过程 (14)
仿真效果图 (15) 六、实物展示 (16) 实物元件与过程 (16) 实物运行与调试 (15) 实物总结 (15) 七、总结 (18) 八、参考文献 (19) 附录，原理图 (20)
混凝土超声波检测实验 一、实验目的： 学习超声波检测仪的使用，掌握混凝土超声波检测的基本原理和方法。掌握首波声时、振幅、频率测定的基本方法。 二、实验仪器及装置： CTS-35A非金属超声波检测仪、超声换能器、混凝土试块。 三、实验原理： 超声波检测技术是利用超声波在物体传播中的反射、绕射和衰减等物理特性，测定物体内部缺陷的一种无损检测方法。 混凝土超声波缺陷检测，目前主要采用“穿透法”，即用发射换能器发射超声波，让超声波在所检测的混凝土中传播，然后由接收换能器接收，它将携带有关混凝土材料性能和内部结构等信息。 超声波在混凝土中传播的速度与混凝土的组成成分，混凝土弹性性质，内部结构的孔隙、密实度等因素有关。混凝土弹性模量高、强度高、混凝土致密，超声波在混凝土中传播的速度也高，因此随混凝土强度不同，超声波传播的声速不同。 超声波在所检测的混凝土传播，遇到空洞、裂缝、疏松等缺陷部位时，超声波振幅和超声波的高频成分发生衰减。超声波传播中碰到混凝土的内部缺陷时，由于超声波的绕射、反射和传播路径的复杂化，不同波的叠加会使波形发生畸变。因此当超声波穿过缺陷区时，其声速、振幅、波形和频率等参数发生变化。 目前对混凝土的超声波检测主要是检测结构混凝土的强度，混凝土的密实度、有无空洞、裂缝等缺陷。 四、实验内容和步骤： 1.根据首波声时判定混凝土试块的强度。 由于混凝土试块的不均匀性，在每个混凝土试块的不同部位进行测试，取其平均值。 表1 混凝土强度与波速关系参考表 混凝土试块强度C25 C30 C35 C40 波速(m/s) 3500-3800 3700-4000 3900-4200 4100-4500 2.混凝土浅裂缝的检测 用平测法（斜测法）测量浅裂缝的位置及深度，如图1所示。 混凝土试块 图1 平测法测量浅裂缝位置及深度示意图
嵌入式系统原理与应用 课程设计 —基于ARM9的温度传感器 学号：2012180401** 班级：**************1班 姓名：李* 指导教师：邱*
课程设计任务书 班级: ************* 姓名：***** 设计周数: 1 学分: 2 指导教师: 邱选兵 设计题目: 基于ARM9的温度传感器 设计目的及要求: 目的： 1.熟悉手工焊锡的常用工具的使用及其维护与修理。 2.基本掌握手工电烙铁的焊接技术，能够独立的完成简单电子产品的安装与焊 接。熟悉电子产品的安装工艺的生产流程。 3.熟悉印制电路板设计的步骤和方法，熟悉手工制作印制电板的工艺流程，能 够根据电路原理图，元器件实物设计并制作印制电路板。 4.熟悉常用电子器件的类别、型号、规格、性能及其使用范围，能查阅有关的 电子器件图书。 5.能够正确识别和选用常用的电子器件，并且能够熟练使用普通万用表和数字 万用表。 6.掌握和运用单片机的基本内部结构、功能部件、接口技术以及应用技术。 7.各种外围器件和传感器的应用； 8.了解电子产品的焊接、调试与维修方法。 要求： 1.学生都掌握、单片机的内部结构、功能部件，接口技术等技能； 2.根据题目进行调研，确定实施方案，购买元件，并绘制原理图，焊接电路板， 调试程序； 3.焊接和写汇编程序及调试，提交课程设计系统（包括硬件和软件）；. 4.完成课程设计报告 设计内容和方法:使用温度传感器PT1000，直接感应外部的温度变化。使用恒流源电路，保证通过PT1000的电流相等，根据PT1000的工作原理与对应关系，得到温度与电阻的关系，将得到的电压放大20倍。结合ARM9与LCD，将得到的参量显示在液晶屏上。
课程设计报告 题 目 超声波测距系统设计 课 程 名 称 单片机原理及应用 院 部 名 称 机电工程学院 专 业 电气工程及其自动化 班 级 12电气工程及其自动化（单） 学 生 姓 名 潘成城 学 号 1205202019 课程设计地点 工科楼 C304 课程设计学时 20 指 导 教 师 李国利 金陵科技学院教务处制
目录 一、概述 (3) 1.1课程设计应达到的目的 (4) 1.2 超声波测距系统设计 (4) 二、总体设计方案及说明 (4) 2.1系统总体设计思路 (4) 2.2系统总体设计框图 (5) 三、系统硬件电路设计 (5) 3.1 单片机的最小系统 (6) 3.1.1AT89C51单片机的功能与特点 (6) 3.2系统原理分析 (6) 3.2.1超声波测距原理 (6) 3.3 超声波传感器检测电路 (6) 3.3.1超声波检测电路图 (7) 3.3.2 超声波发生及感应过程 (7) 3.4 超声波测距接收 (7) 3.4.1 HC-SR04模块 (7) 3.4.2 T40、R40超声波传感装置介绍 (7) 3.5 SCM1602显示模块 (9) 四、系统软件部分设计 (11) 4.1 软件流程图 (11) 4.1.1主程序流程图 (11) 4.1.2超声波发生子程序 (11) 4.2 系统源程序 (12) 五、系统仿真过程与结果 (13) 5.1 Proteus仿真软件 (14) 5.2仿真编译过程 (14) 5.3仿真效果图 (15) 六、实物展示 (16)
6.1实物元件与过程 (16) 6.2实物运行与调试 (15) 6.3实物总结 (15) 七、总结 (18) 八、参考文献 (19) 附录，原理图 (20)