超声波测距仪毕业论文设计答辩PPT - 副本
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基于单片机的超声波测距毕业答辩PPT演示课件
单片机最小系统
其作用主要是为了保证单片机系统能正常工作。单片机最小系统主要由时钟电路和复位电路组成。
软件设计
只要计算出从发出超声波信号到接收到返回信号所用的时间，就可算出超声波发生器与反射物体的距离。
总结
由于时间和其它客观上的原因，此次设计没有成功做出实物。但是对设计有一个很好的理论基础。设计的最终结果是使超声波测距仪能够产生超声波，实现超声波的发送与接收，从而实现利用超声波方法测量物体间的距离
本设计的核心-AT89C52
AT89C52 是一个低电压，高性能CMOS 8 位单片机，片内含8k bytes 的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes 的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51 指令系统，片内置通用8 位中央处理器和Flash 存储单元，AT89C52 单片机在电子行业中有着广泛的应用。
论文的结构和主要内容
第一部分：介绍课题背景和意义 第二部分：超声波测距原理 第三部分：系统硬件设计 第四部分：系统软件设计 第五部分：总结与致谢
背景： 由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量。 意义： 可广泛应用于测量物体的距离、厚度、液位等领域。在超声波探伤、自动泊车系统和倒车雷达系统中，超声波测距有其重要的应用。
超声波发射电路
发射电路主要由反相器74LS04 和超声波发射换能 器Байду номын сангаасS1 构成
超声波接收电路
考虑到红外遥控常用的载波频率38kHz 与测距的超声波频率40kHz 较为接近，可以利用它制作超声波检测接收电路。
显示电路
四位LED组成动态扫描电路，由AT89C52的P0口输出。动态扫描时，由P2口控制LED的当前显示位。当距离测量结束并调用显示程序，就会显示距离大小。
其作用主要是为了保证单片机系统能正常工作。单片机最小系统主要由时钟电路和复位电路组成。
软件设计
只要计算出从发出超声波信号到接收到返回信号所用的时间，就可算出超声波发生器与反射物体的距离。
总结
由于时间和其它客观上的原因，此次设计没有成功做出实物。但是对设计有一个很好的理论基础。设计的最终结果是使超声波测距仪能够产生超声波，实现超声波的发送与接收，从而实现利用超声波方法测量物体间的距离
本设计的核心-AT89C52
AT89C52 是一个低电压，高性能CMOS 8 位单片机，片内含8k bytes 的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes 的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51 指令系统，片内置通用8 位中央处理器和Flash 存储单元，AT89C52 单片机在电子行业中有着广泛的应用。
论文的结构和主要内容
第一部分：介绍课题背景和意义 第二部分：超声波测距原理 第三部分：系统硬件设计 第四部分：系统软件设计 第五部分：总结与致谢
背景： 由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量。 意义： 可广泛应用于测量物体的距离、厚度、液位等领域。在超声波探伤、自动泊车系统和倒车雷达系统中，超声波测距有其重要的应用。
超声波发射电路
发射电路主要由反相器74LS04 和超声波发射换能 器Байду номын сангаасS1 构成
超声波接收电路
考虑到红外遥控常用的载波频率38kHz 与测距的超声波频率40kHz 较为接近，可以利用它制作超声波检测接收电路。
显示电路
四位LED组成动态扫描电路，由AT89C52的P0口输出。动态扫描时，由P2口控制LED的当前显示位。当距离测量结束并调用显示程序，就会显示距离大小。
高精度超声波测距仪的设计和实现答辩PPT培训课件
总结词
稳定性是衡量测距仪在长时间内保持稳定性能的能力。
详细描述
在稳定性测试中，需要对测距仪进行长时间持续测量，观察其测量结果的变化情况。同时，需要考虑 环境温度、湿度等环境因素对稳定性的影响。
可靠性分析
总结词
可靠性是衡量测距仪在各种工作条件下 能够正常工作的能力。
VSБайду номын сангаас
详细描述
在可靠性分析中，需要考虑测距仪的故障 率、平均无故障工作时间等指标。同时， 需要分析测距仪的工作环境、工作方式等 因素对其可靠性的影响。
工具选择
在工具选择上，我们采用了业界领先 的超声波传感器、信号处理芯片和编 程语言，以确保测距仪的性能和稳定 性。
实现细节
硬件设计
详细介绍了测距仪的硬件结构， 包括超声波传感器的布局、信号 处理电路的设计以及整体结构优 化。
软件编程
阐述了测距仪的软件实现过程， 包括超声波信号的采集、处理、 分析和显示等功能的代码实现。
硬件设计优化
通过优化硬件设计，如采用高性能的传感器和电路 ，提高测距仪的稳定性和可靠性。
优化软件算法
采用高效的软件算法，如快速傅里叶变换 （FFT）等，以提高测距仪的响应速度。
06
结论与展望
工作总结
项目背景和目标
介绍了高精度超声波测距仪项目的背景和目标，包括测量距离的精度要求、应用 场景等。
工作总结
技术升级和改进 探讨了高精度超声波测距仪在技术层 面上的升级和改进方向，如提高测量
精度、减小体积等。
应用领域拓展
分析了高精度超声波测距仪在更多领 域的应用前景，如机器人定位、无人 机避障等。
团队合作与交流
强调了团队合作和交流对于项目发展 的重要性，计划在未来加强团队建设 和对外合作。
稳定性是衡量测距仪在长时间内保持稳定性能的能力。
详细描述
在稳定性测试中，需要对测距仪进行长时间持续测量，观察其测量结果的变化情况。同时，需要考虑 环境温度、湿度等环境因素对稳定性的影响。
可靠性分析
总结词
可靠性是衡量测距仪在各种工作条件下 能够正常工作的能力。
VSБайду номын сангаас
详细描述
在可靠性分析中，需要考虑测距仪的故障 率、平均无故障工作时间等指标。同时， 需要分析测距仪的工作环境、工作方式等 因素对其可靠性的影响。
工具选择
在工具选择上，我们采用了业界领先 的超声波传感器、信号处理芯片和编 程语言，以确保测距仪的性能和稳定 性。
实现细节
硬件设计
详细介绍了测距仪的硬件结构， 包括超声波传感器的布局、信号 处理电路的设计以及整体结构优 化。
软件编程
阐述了测距仪的软件实现过程， 包括超声波信号的采集、处理、 分析和显示等功能的代码实现。
硬件设计优化
通过优化硬件设计，如采用高性能的传感器和电路 ，提高测距仪的稳定性和可靠性。
优化软件算法
采用高效的软件算法，如快速傅里叶变换 （FFT）等，以提高测距仪的响应速度。
06
结论与展望
工作总结
项目背景和目标
介绍了高精度超声波测距仪项目的背景和目标，包括测量距离的精度要求、应用 场景等。
工作总结
技术升级和改进 探讨了高精度超声波测距仪在技术层 面上的升级和改进方向，如提高测量
精度、减小体积等。
应用领域拓展
分析了高精度超声波测距仪在更多领 域的应用前景，如机器人定位、无人 机避障等。
团队合作与交流
强调了团队合作和交流对于项目发展 的重要性，计划在未来加强团队建设 和对外合作。
毕业设计(论文)PPT答辩-高精度超声波测距仪的设计和实现共41页
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
毕业设计（论文）PPT答辩-高精度超声 波测距仪的设计和实现
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用至高无个的法。— —西塞 罗
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
毕业设计（论文）PPT答辩-高精度超声 波测距仪的设计和实现
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用至高无个的法。— —西塞 罗
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
超声波测距仪设计本科毕设PPT
05 系统测试与优化
系统测试方案
01
02
03
测试环境
在室内和室外环境下分别 进行测试，以模拟实际应 用场景。
测试设备
使用高精度计时器和测距 仪作为参照设备，确保测 试结果的准确性。
测试方法
分别对测距仪的测距范围、 精度、响应速度等关键性 能指标进行测试。
系统测试结果
测距范围
在室内环境下，测距仪的最远测 距范围为10米，精度为±2厘米； 在室外环境下，最远测距范围为
超声波测距仪设计本科毕设
目录
• 引言 • 超声波测距原理 • 硬件设计 • 软件设计 • 系统测试与优化 • 结论与展望
01 引言
毕设背景
01
超声波测距技术在现代工业、医 疗、交通等领域有广泛应用，如 机器人避障、汽车倒车辅助、无 人机高度检测等。
02
随着技术的不断发展，超声波测 距仪在精度、稳定性、便携性等 方面仍有提升空间。
减小误差的方法
为了减小误差，可以采用高精度计时器和优化信号处理算法等方法。同 时，在实际应用中，需要注意环境温度对声速的影响，并进行适当的修 正。
03 硬件设计
超声波发射器设计
超声波发射器的作用
实际应用
超声波发射器是超声波测距仪中的重 要组成部分，负责产生超声波信号并 向外发射。
根据测距需求，选择合适的超声波频 率和功率，以确保测距精度和范围。
毕设目的
设计一款结构简单、 性能稳定、成本低廉 的超声波测距仪。
提高解决实际问题的 声波测距的基 本原理和实现方法。
毕设意义
为超声波测距技术的发展做出贡 献，推动相关领域的技术进步。
为本科生的实践能力和创新能力 培养提供支持，促进综合素质的
超声波雷达测距(ppt文档)
①设计出超声波测距仪的硬件结构电路； ②对设计的电路进行分析要求能够产生超声波，实现 超声波的发送与接收，从而实现利用超声波方法测量物体 间的距离； ③以数字的形式显示测量距离，用蜂鸣器实现报警功 能。
三、系统整体方案的设计
◆由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离 较远，因而超声波经常用于距离的测量。利用超声波检测 距离，设计比较方便，计算处理也较简单，并且在测量精 度方面也能达到工业生产等自动化的使用要求。
解决汽车的倒车难问题目前有两种思路：一是寄希望 于汽车自动驾驶技术及其配套设施的日益成熟；二是采用 简单的汽车倒车预警系统 。
本次设计的汽车倒车系统属于第二种思路。
一、系统设计的背景及意义
◆系统设计的意义 ①将倒车自动化从被动防撞引向智能控制方向发展； ②体现了“以人为本”的驾驶理念； ③安全可靠的防碰撞预警； ④这一方案建立在安装小组件的基础上。 汽车倒车雷达预警系统的运用可极大地减轻驾驶者的
四位共阳led数码管五系统的硬件设计超声波发射电路五系统的硬件设计超声波检测接受电路六系统软件的设计主程序流程图六系统软件的设计子程序流程图全文总结在设计倒车雷达的硬件设计课题时通过查阅书籍搜集图书馆资料和老师的指导与生活中对超声波的工作原理的观察研究相结合基本完成了课题的要求
论文题目:倒车雷达系统 的硬件设计
五、系统的硬件设计
◆超声波发射电路
五、系统的硬件设计
◆超声波检测接受电路
六、系统软件的设计
◆主程序流程图
六、系统软件的设计
◆子程序流程图
全文总结
◆ 在设计倒车雷达的硬件设计课题时，通过查阅书籍、搜集 图书馆资料和老师的指导，与生活中对超声波的工作原理 的观察研究相结合，基本完成了课题的要求。但是，由于 设计理论的基础尚浅，对课题的研究经验还不够成熟，使 得在技术的解决与应用上显得粗糙了一些，在某些技术关 键上的叙述不能达到详细、精辟。
三、系统整体方案的设计
◆由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离 较远，因而超声波经常用于距离的测量。利用超声波检测 距离，设计比较方便，计算处理也较简单，并且在测量精 度方面也能达到工业生产等自动化的使用要求。
解决汽车的倒车难问题目前有两种思路：一是寄希望 于汽车自动驾驶技术及其配套设施的日益成熟；二是采用 简单的汽车倒车预警系统 。
本次设计的汽车倒车系统属于第二种思路。
一、系统设计的背景及意义
◆系统设计的意义 ①将倒车自动化从被动防撞引向智能控制方向发展； ②体现了“以人为本”的驾驶理念； ③安全可靠的防碰撞预警； ④这一方案建立在安装小组件的基础上。 汽车倒车雷达预警系统的运用可极大地减轻驾驶者的
四位共阳led数码管五系统的硬件设计超声波发射电路五系统的硬件设计超声波检测接受电路六系统软件的设计主程序流程图六系统软件的设计子程序流程图全文总结在设计倒车雷达的硬件设计课题时通过查阅书籍搜集图书馆资料和老师的指导与生活中对超声波的工作原理的观察研究相结合基本完成了课题的要求
论文题目:倒车雷达系统 的硬件设计
五、系统的硬件设计
◆超声波发射电路
五、系统的硬件设计
◆超声波检测接受电路
六、系统软件的设计
◆主程序流程图
六、系统软件的设计
◆子程序流程图
全文总结
◆ 在设计倒车雷达的硬件设计课题时，通过查阅书籍、搜集 图书馆资料和老师的指导，与生活中对超声波的工作原理 的观察研究相结合，基本完成了课题的要求。但是，由于 设计理论的基础尚浅，对课题的研究经验还不够成熟，使 得在技术的解决与应用上显得粗糙了一些，在某些技术关 键上的叙述不能达到详细、精辟。
超声波测距仪答辩.pptx
声光报警
延时60ms
第7页/共11页
软件设计
外部中断入口 读取定时器当前值入口
置测量成功标志入口 返回
外部中断子程序
显示初始化
显示 “Welcome to my Disitance meter!”
进入while循环
显示标志位置1 测量成功标志位 是否置1
显示Distance Result X cm
超声波测距原理
•超 声 波 ： 频 率 高 于 2 0 0 0 0 赫 兹 的 声 波 。 •超 声 波 的 发 射 和 接 收 原 理 ： • 本设计使用压电式超声波发生器。压电式超声波发生器实际上 是利用压电晶体的谐振来工作的。它有两个压电晶片和一个共振板。 当电极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压 电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。反之， 如果电极间未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶 片振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收器了。
显示Out os Range(0-4M) --------------------
显示流程
第8页/共11页
温度对超声波测距精度的影响
本设计选定了20℃的声速344m/s，但由于实际温度并不固定声 速也并非定值，从而对超声波测距精度产生严重影响。 改进方法：
加入温度测量，使超声波测距仪根据现实温度修正声速
HC-SR04超声波模块
触发信号 模块内部发出信号
输出回响信号
10微秒
8个40KHz脉冲
HC-SR04模块工作时序图 第6页/共11页
软件设计
数据初始化 定时器初始化 显示初始化 进入While循环 超声波测量触发
No 有回波
否？ Yes
延时60ms
第7页/共11页
软件设计
外部中断入口 读取定时器当前值入口
置测量成功标志入口 返回
外部中断子程序
显示初始化
显示 “Welcome to my Disitance meter!”
进入while循环
显示标志位置1 测量成功标志位 是否置1
显示Distance Result X cm
超声波测距原理
•超 声 波 ： 频 率 高 于 2 0 0 0 0 赫 兹 的 声 波 。 •超 声 波 的 发 射 和 接 收 原 理 ： • 本设计使用压电式超声波发生器。压电式超声波发生器实际上 是利用压电晶体的谐振来工作的。它有两个压电晶片和一个共振板。 当电极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压 电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。反之， 如果电极间未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶 片振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收器了。
显示Out os Range(0-4M) --------------------
显示流程
第8页/共11页
温度对超声波测距精度的影响
本设计选定了20℃的声速344m/s，但由于实际温度并不固定声 速也并非定值，从而对超声波测距精度产生严重影响。 改进方法：
加入温度测量，使超声波测距仪根据现实温度修正声速
HC-SR04超声波模块
触发信号 模块内部发出信号
输出回响信号
10微秒
8个40KHz脉冲
HC-SR04模块工作时序图 第6页/共11页
软件设计
数据初始化 定时器初始化 显示初始化 进入While循环 超声波测量触发
No 有回波
否？ Yes
答辩-超声波测距设计与制作
项目创新点与不足
成本较高
由于使用了高品质的硬件和软件资源，导致整个系统的成本相对较高。如果需要大规模生产，需要进一步降低成本。
环境适应性有待提高
测距系统在某些特殊环境下（如强噪声、强干扰）的性能可能会受到影响，需要进一步优化和改进。
项目创新点与不足
系统优化与升级：针对现有系统的不足之处，进行深入研究和改进，提高系统的性能和稳定性。
软件设计
04
包括硬件初始化、系统参数设置等，确保系统正常运行。
初始化设置
控制超声波传感器发射和接收信号，获取距离数据。
超声波测距模块
对获取的距离数据进行处理，包括滤波、去噪、计算等。
数据处理模块
将处理后的距离数据显示在界面上，提供用户查看。
显示模块
主程序流程设计
滤波算法优化
采用合适的滤波算法，如中值滤波、均值滤波等，去除噪声干扰，提高测距精度。
技术选型与实现
02
在项目实施过程中，我们选择了合适的硬件和软件技术，包括超声波传感器、微控制器、编程语言等，并进行了有效的集成和编程，实现了测距系统的基本功能。
实验与测试
03
项目过程中，我们进行了大量的实验和测试，验证了系统的性能和稳定性。实验结果表明，该测距系统具有较高的准确性和可靠性，能够满足实际应用的需求。
还需要考虑接收器的灵敏度、频率响应和抗干扰能力等因素，以确保能够准确地检测到回波信号。
超声波接收器设计
信号处理电路设计
信号处理电路用于处理接收到的回波信号，从中提取距离信息。
设计要点包括选择合适的放大器和滤波器以增强回波信号并抑制噪声，以及设计合适的信号处理算法以计算距离。
还需要考虑电路的功耗、尺寸和可靠性等因素，以确保测距系统能够在实际应用中稳定可靠地工作。
超声波倒车雷达 毕业答辩PPT
10
二、指向特性
实际的超声波传感器中的压电晶片是一 个小圆片，可以把表面上每个点看成一 个振荡源，辐射出一个半球面波（子 波），这些子波没有指向性。但离开超 声传感器的空间某一点的声压是这些子 波迭加的结果（衍射），却有指向性。
11
2.2超声波测距的原理
超声测距从原理上可分为共振式、脉冲反射式两种。由于应用要求限
19
3.1 发射与接收电路的设计方案
由AT89S52单片机编程，执行程序后P1.0 口产生40KHZ的脉冲信号，超声波 发射探头TCT40-16T产生超声波。接收头采用和发射头配对的TCT40-16R将超声波 调制脉冲变为交变电压信号，送入CX20106A中进行处理。CX20106A是带有信号 放大器，宽频带滤波器，检波器。整形及滞后比较器的多功能芯片。当高电平越变 为低电平，作为中断请求信号，送至单片机处理。
2.4.4 测量盲区
在以传感器脉冲反射方式工作的情况下，电压很高的
发射电脉冲在激励传感器的同时也进入接收部分。此时，
在短时间内放大器的放大倍数会降低，甚至没有放大作
用，这种现象称为阻塞。不同的检测仪阻塞程度不一样。
根据阻塞区内的缺陷回波高度对缺陷进行定量评价会使
结果偏低，有时甚至不能发现障碍物，这是需要注意的。
图2.3 超声波测距硬件电路图 14
电路频率的选择应该满足发射传感器的固有频率 40KHz，这样才能使 其工作在谐振频率，达到最优的特性。发射电压从理论上说是越高越好， 因为对同一支发射传感器而言，电压越高，发射的超声功率就越大，这 样能够在接收传感器上接收的回波功率就比较大，对于接收电路的设计 就相对简单一些。但是，每一支实际的发射传感器有其工作电压的极限 值，即当工作电压超过了这个极限值之后，会对传感器的内部电路造成 不可回复的损害。因此，工作电压不能超过这个极限值。同时，发射电 路中的阻尼电阻决定了电路的阻尼情况。通常采用改变阻尼电阻的方法 来改变发射强度。电阻大时阻尼小，发射强度大，仪器分辨率低，适宜 于探测厚度大，对分辨力要求不高的试件。电阻小时阻尼大，分辨率高， 在探测近表面缺陷时或对分辨力有较高要求时应予采用。
二、指向特性
实际的超声波传感器中的压电晶片是一 个小圆片，可以把表面上每个点看成一 个振荡源，辐射出一个半球面波（子 波），这些子波没有指向性。但离开超 声传感器的空间某一点的声压是这些子 波迭加的结果（衍射），却有指向性。
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2.2超声波测距的原理
超声测距从原理上可分为共振式、脉冲反射式两种。由于应用要求限
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3.1 发射与接收电路的设计方案
由AT89S52单片机编程，执行程序后P1.0 口产生40KHZ的脉冲信号，超声波 发射探头TCT40-16T产生超声波。接收头采用和发射头配对的TCT40-16R将超声波 调制脉冲变为交变电压信号，送入CX20106A中进行处理。CX20106A是带有信号 放大器，宽频带滤波器，检波器。整形及滞后比较器的多功能芯片。当高电平越变 为低电平，作为中断请求信号，送至单片机处理。
2.4.4 测量盲区
在以传感器脉冲反射方式工作的情况下，电压很高的
发射电脉冲在激励传感器的同时也进入接收部分。此时，
在短时间内放大器的放大倍数会降低，甚至没有放大作
用，这种现象称为阻塞。不同的检测仪阻塞程度不一样。
根据阻塞区内的缺陷回波高度对缺陷进行定量评价会使
结果偏低，有时甚至不能发现障碍物，这是需要注意的。
图2.3 超声波测距硬件电路图 14
电路频率的选择应该满足发射传感器的固有频率 40KHz，这样才能使 其工作在谐振频率，达到最优的特性。发射电压从理论上说是越高越好， 因为对同一支发射传感器而言，电压越高，发射的超声功率就越大，这 样能够在接收传感器上接收的回波功率就比较大，对于接收电路的设计 就相对简单一些。但是，每一支实际的发射传感器有其工作电压的极限 值，即当工作电压超过了这个极限值之后，会对传感器的内部电路造成 不可回复的损害。因此，工作电压不能超过这个极限值。同时，发射电 路中的阻尼电阻决定了电路的阻尼情况。通常采用改变阻尼电阻的方法 来改变发射强度。电阻大时阻尼小，发射强度大，仪器分辨率低，适宜 于探测厚度大，对分辨力要求不高的试件。电阻小时阻尼大，分辨率高， 在探测近表面缺陷时或对分辨力有较高要求时应予采用。
超声波测距毕业设计PPT
基于单片机的超声波测距系统 电路设计
选题背景及目的
超声波传感器模块在测量方面有着广泛、 普遍的应用。利用单片机控制超声波检测 模块往往比较迅速、方便、计算简单、易 于做到实时控制，并且测量精度较高。 超声波测距系统主要应用于汽车的倒车 雷达、机器人自动避障行走、建筑施工工 地以及一些工业现场例如：液位、井深和 管道长度等场合。因此研究超声波测距系 统的原理有着很大的现实意义。
超声波介绍
当物体振动时会发出声音。科学家们将每秒 钟振动的次数称为声音的频率，它的单位是赫兹。 人类耳朵能听到的声波频率为20～20K赫兹。当 声波的振动频率大于20K赫兹或小于20赫兹时， 人们便听不见了。因此，把频率高于透能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播 距离远等特点。可用于测距，测速，清洗，焊接 和碎石等。在医学，军事，工业以及农业上有明 显的作用。
t0、t1分别为高、低超声波发射的开始时间，t2、t3为高、低超声波 回波到达的时间，所测得的距离分别为： D1=c(t2-t0)/2 D2=c(t3-t1)/2 经试验可知，用双频超声波发射，量程可达到25m。
谢谢！
发射电路
接收电路
测温电路
电源电路
硬件电路设计优化
由于空气对超声波的吸收与超声波频率成正比，因此 用来测距的超声波的频率不能很高。另一方面，频率越低， 波长越长，测量的绝对误差就越大。所以，40Kz的超声波 单频测距的范围只有8～10米。为了解决测量范围和测量 精度之间的矛盾，我们可以采用双频测距的方法。其测距 原理是：控制器现发出一串频率为fH的超声波，串长度可 以有10～16个完整的波形，接着送出4～8fL低频率的超声 波。这种在时域上连续的两种频率的超声波被前方的目标 反射后，形成回波，回波经由接收器形成回波脉冲EchoH 和EchoL。由于高频声波先发出，对于同一个目标，其回 波EchoH先到达CPU，因此，对于较近的目标，首先用高 频超声波探测。当目标较远时，高频超声波被空气吸收而 大幅衰减，接收器接收到的回波中只有低频超声波EchoL。
选题背景及目的
超声波传感器模块在测量方面有着广泛、 普遍的应用。利用单片机控制超声波检测 模块往往比较迅速、方便、计算简单、易 于做到实时控制，并且测量精度较高。 超声波测距系统主要应用于汽车的倒车 雷达、机器人自动避障行走、建筑施工工 地以及一些工业现场例如：液位、井深和 管道长度等场合。因此研究超声波测距系 统的原理有着很大的现实意义。
超声波介绍
当物体振动时会发出声音。科学家们将每秒 钟振动的次数称为声音的频率，它的单位是赫兹。 人类耳朵能听到的声波频率为20～20K赫兹。当 声波的振动频率大于20K赫兹或小于20赫兹时， 人们便听不见了。因此，把频率高于透能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播 距离远等特点。可用于测距，测速，清洗，焊接 和碎石等。在医学，军事，工业以及农业上有明 显的作用。
t0、t1分别为高、低超声波发射的开始时间，t2、t3为高、低超声波 回波到达的时间，所测得的距离分别为： D1=c(t2-t0)/2 D2=c(t3-t1)/2 经试验可知，用双频超声波发射，量程可达到25m。
谢谢！
发射电路
接收电路
测温电路
电源电路
硬件电路设计优化
由于空气对超声波的吸收与超声波频率成正比，因此 用来测距的超声波的频率不能很高。另一方面，频率越低， 波长越长，测量的绝对误差就越大。所以，40Kz的超声波 单频测距的范围只有8～10米。为了解决测量范围和测量 精度之间的矛盾，我们可以采用双频测距的方法。其测距 原理是：控制器现发出一串频率为fH的超声波，串长度可 以有10～16个完整的波形，接着送出4～8fL低频率的超声 波。这种在时域上连续的两种频率的超声波被前方的目标 反射后，形成回波，回波经由接收器形成回波脉冲EchoH 和EchoL。由于高频声波先发出，对于同一个目标，其回 波EchoH先到达CPU，因此，对于较近的目标，首先用高 频超声波探测。当目标较远时，高频超声波被空气吸收而 大幅衰减，接收器接收到的回波中只有低频超声波EchoL。
基于单片机的超声波测距系统毕业答辩PPT
基于51单片机的超声波测距仪 的设计与实现
学生： ***** 学号：B1
论文的结构和主要内容
第一部分：介绍课题背景和意义 第二部分：系统电路设计方案 第三部分：系统硬件设计 第四部分：系统软件设计 第五部分：仿真 第六部分：总结与谢辞
超声波测距系统的背景、意义
– 背景：近年来，电子测量技术应用越来越广泛，超声波测距
处理。
系统软件设计
开始
主程序的主要作用是把每个功能
模块进行联系，读取出并计算
初始化
HC-SR04 的 测 量 的 长 度 、 测 量 距 离的显示、通过按键控制有效距
调用显示子程序
离限制、当测量的值超过了最大 测量值时，蜂鸣产生长响的报警
障碍物存在
N
声。当测量距离小于报警距离时 ，蜂鸣器根据距离的大小产生频 率不一样的声音
距离=高电平时间*
系统电路的设计方案
4位LED 显示器
超声波 发射电路
3键
键盘
89C51
超声波接收
复位
电路
电路
蜂鸣器
电源 电路
1.
发射与接收超声波，通过计算 收发时间差得到测量的距离；
2. LED显示测量距离；
3.
接收用户按下按键的相应指令 并做出处理；
4. 系统运行出错时，使用电平式
开关和上电复位电路进行复位
作为一种典型的非接触测量方法，具有的高精度、损耗低、非 接触等优点，使得超声测距在很多场合得到了运用。 – 意义： 超声波测距是利用声波反射原理，避免传感器直接与 介质接触，是一种传统而实用的非接触测量方法。与红外、激 光及无线电测距相比，它具有结构简单、可靠性能高、价格便 宜等优异特性。在近距离范围内超声波测距具有不受光线、颜 色以及电磁场的影响和指向性强的优点，更重要的是使用超声 波检测能很大程度的降低劳动强度，可以避免工作人员在恶劣 工作环境中可能受到的伤害，还能够提高距离结果的准确度； 因此超声测距广泛应用于倒车雷达、机器人自动避障、地形地 貌探测及一些工业现场等方面。超声波测距仪对电子测量技术 发展是非常重要的。
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超声波测距系统的背景、意义
– 背景：近年来，电子测量技术应用越来越广泛，超声波测距
处理。
系统软件设计
开始
主程序的主要作用是把每个功能
模块进行联系，读取出并计算
初始化
HC-SR04 的 测 量 的 长 度 、 测 量 距 离的显示、通过按键控制有效距
调用显示子程序
离限制、当测量的值超过了最大 测量值时，蜂鸣产生长响的报警
障碍物存在
N
声。当测量距离小于报警距离时 ，蜂鸣器根据距离的大小产生频 率不一样的声音
距离=高电平时间*
系统电路的设计方案
4位LED 显示器
超声波 发射电路
3键
键盘
89C51
超声波接收
复位
电路
电路
蜂鸣器
电源 电路
1.
发射与接收超声波，通过计算 收发时间差得到测量的距离；
2. LED显示测量距离；
3.
接收用户按下按键的相应指令 并做出处理；
4. 系统运行出错时，使用电平式
开关和上电复位电路进行复位
作为一种典型的非接触测量方法，具有的高精度、损耗低、非 接触等优点，使得超声测距在很多场合得到了运用。 – 意义： 超声波测距是利用声波反射原理，避免传感器直接与 介质接触，是一种传统而实用的非接触测量方法。与红外、激 光及无线电测距相比，它具有结构简单、可靠性能高、价格便 宜等优异特性。在近距离范围内超声波测距具有不受光线、颜 色以及电磁场的影响和指向性强的优点，更重要的是使用超声 波检测能很大程度的降低劳动强度，可以避免工作人员在恶劣 工作环境中可能受到的伤害，还能够提高距离结果的准确度； 因此超声测距广泛应用于倒车雷达、机器人自动避障、地形地 貌探测及一些工业现场等方面。超声波测距仪对电子测量技术 发展是非常重要的。
超声波测距系统设计答辩
软件设计运用模块化程序设计思想，对不同功能的程序进行分别编程。
01
ห้องสมุดไป่ตู้
软件设计的思路是：首先进行系统初始化，然后输入有关参数，接着发射脉冲串，计时以及计算油的深度、体积等数据，最后判断是否有键按下，根据所按下的键，单片机将调用不同的功能模块完成不同功能，比如：打印、通讯等。
02
在熟悉了超声波的传播特性及超声波传感器的结构、工作方式等问题后，选用了T/R40-6型超声波传感器，设计并制作完成了超声波测距系统的硬件部分，编制了相应的运行软件，进行了调试和试运行，结果还是令人满意的。
本课题的研究仅仅是个开始，要研制功能更强、测量精度更高的超声波测距系统还需要解决很多问题，如精度问题、不断完善问题，市场化问题等。
由于时间和能力有限，课题所研究难免存在不足之处，各位老师批评指正。
五、结论
单片机通过与ＰＣ机进行实时通讯等方式打印、保存有关数据，更好的对检测的存储情况进行管理．
二、概述
二、课题总体设计思想
课题设计包括硬件和软件两部分。硬件包括AT89S52单片机最小系统，超声波发射电路与接收电路、温度检测电路、 ZLG7290键盘显示电路、串行通信的接口电路等部分；软件部分包括系统初始化模块、超声波驱动及信号处理模块、键盘及显示模块、打印和通信模块等，软件采用模块化设计思想．
温度检测电路
超声波是一种声波，其声速与温度有关，使用时根据环境温度的变化，要进行温度补偿，否则将会有比较大的误差。
DS1722是美国MAXIM公司的一款SPI/三线串口的数字温度传感器，温度直接以数字形式输出。
键盘和显示接口电路
本设计采用LCD1602液晶作为显示器件。和单片机PA口以及PB0、PB1连接。PA口作为地址/数据口，PB0、PB1作为控制端口。显示直观，操作简单方便。
超声波测距毕业设计PPT
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国内外相关研究综述
国内 现状
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超声波倒车雷达论文答辩推选PPT文档
1. 超声波谐振频率调理电路
超声波谐振频率调理电路原理图如下图所示：
本电路工作所需要的40KHz方波由SPCE061A提供，该信号经 CD4049进行频率调理，以使超声波传感器发生谐振。从电路图可 以看出CD4049是由6个非门构成的六反相缓冲器/变换器。由于超 声波的传播距离与它的振幅成正比，使用CD4049能使由单片机发 出的振荡信号的幅度增大一倍使超声波传播距离明显的增长，测 距的范围得到扩大。
4. 超声波测距模式选择电路
超声波测距模式选择电路的作用是为回波信号处理电路中 LM331提供电压比较的基准电压，其电路原理图如下图所示：
由电路图可知，该电路可为LM311提供3组不同的电压， 分别对应短距离测距，中距离测距和可调测距三种不同的测距 模式。
转接板电路的设计
本方案设计，会涉及到多路传感器选通控制，所 以为了可靠地实现硬件的连接，需要制作一个利用模 拟开关设计的转接板。超声波测距模组在使用时，只 需要两个端口就可完成测距，一个控制超声波的发射， 一个是检测超声波信号的接收信号；而在超声波测距 模组中，这两个信号都为数字信号，对模拟开关的要 求并不严格，所以选用CD4052作为模拟开关器件。
转接板电路原理图如下：
显示电路的设计
本系统的显示电路部分分为发光二极管闪烁报警x 显示和LCD液晶屏显示。
1. 二极管闪烁报警电路
二极管闪烁报警电路结构比较简单，二极管直接与 SPCE061A的I/O口相连，串联一个限流电阻即可完成设计 要求，该部分电路如下所示。
2. LCD显示报警电路
LCM1062A液晶显示模块能够同时显示16x02即32个字符。 由于使用的LCM1602A液晶模块已经模块化，外围电路较为简单， SPCE061A最小不系统再包括给SP出CE。061现A芯给片及出其外液围晶基本屏模块各，引外围脚基本的模接块有线：晶图振如输入下模块所（示OS：C）其、锁中相环R外S围为电寄路（PLL）、 复SLCP位DC电 显E0路示61（报AR警精E电简S存 器路E开T发）器；板、选指R示择/灯W（，读LE高D写）电等信。平号1线时，选高择电数平据(寄1)存时器进、行低读电操平作0，时低选电择平指(0令)时寄进存 只有当距离上次行语音写播放操的作时间。间隔E超(或过3E秒N时，)端下一为次使的语能音播(e放n才a会bl被e系)端统允，许。下降沿使能。
超声波测距仪毕业论文设计答辩PPT - 副本
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单片机系统&显示模块： 本系统的核心。主要负责超声波的产生、距离的计算、测量数值的显示等。 单机系统设计时需注意复位电路，采用合适值的RC产生单片机的复位脉冲。震荡 电路负载电容依据晶振的规格选取，方可产生精准的时钟信号。本电路采用22Pf 的负载电容只是一个参考值，后续需根据选取的晶振规格定参数。 显示部分采用的是液晶模块，电路比较简单，需注意对比度电压V0的调节。 电源模块： 全系统芯片均采用5V供电，所以电源部分选取了一个意法半导体公司的线 性电源稳压芯片7805供电。 发射模块： 单片机产生超声波信号，采用非门芯片74LS04作为波形信号放大，直接驱 动压电晶体产生超声波。 接收模块： 为提高检测精准度，超声波信号调制采用索尼公司的CX20106A。该芯片的5 脚RC0：该脚与电源端VCC接入一个电阻，用以设置带通滤波器的中心频率f0。微 调此阻值可以改变中心频率，便于跟单片机产生的超声波限号匹配。
学号：201215012153003
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参考文献
[1]基于单片机的超声波测距仪，文章出处：21ic 2012.4 [2]胡平，超声波测距仪的研制，计算机与现代化，2003.10 [3]时德刚，刘哗。超声波测距的研制，计算机测量与控制，2002.10 [4]华兵.MCS-51单片机原理应用，武汉：武汉华中科技大学出版社，2002.5 [5] 王建新，姜萍. 电子电路实践教程[M]. 北京：科学出版社，2003. [6] [美]J.马库斯. 电子电路大全[M]：卷1，日用电路. 北京：计量出版社，1985. [7] 苏长赞. 红外线与超声波遥控[M]. 北京：人民邮电出版社，1993.7. [8] 张谦琳. 超声波检测原理和方法[M]. 北京：中国科技大学出版社，1993.10. [9] 九州. 放大电路实用设计手册[M]. 沈阳：辽宁科学技术出版社，2002.5. [10] 樊昌元，丁义元. 高精度测距雷达研究[J]. 电子测量与仪器学报，2000，9(8) [11] 陆起勇等. 近代无限电实验-电子学基础系列[M]. 上海:复旦大学出版社,2004. [12]位差超声波传感器在智能玩具机器人中的应用， 文章出处：zhjbr ，2012.2. [13] 陈卿,侯薇．家电控制与检测用集成电路[M]．北京：中国计量出版社，2005. [14] 何希才. 传感器技术及应用[M]. 北京：北京航空航天大学出版社，2005. [15] Firefu1215012153003
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总结
在本次设计方案的选择上，力求实用性强，性价比高， 使用简单。在设计过程中，加深和巩固了单片机技术方面 的知识，也丰富了自己在此领域的视野。 本次设计的最终结果是超声波测距系统实现了超声波 的发送与接收，并利测量出系统与障碍物之间的距离。最 后实现了以LCD显示的形式显示测量距离结果。这套系统经 过扩展和升级后，可以有效的用在下水道疏通机器人上， 另外还可以应用在汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业 现场的位置监控等各种生产和生活领域。
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题目：超声波测距仪设计
指导老师： 学生： 专业：电气工程及其自动化
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论文的结构和主要内容
第一章 绪论 第二章 超声波测距原理 第三章 系统的硬件结构设计 第四章 体统的软件设计 总结
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第一章 绪论
随着科学技术的发展，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。 城市污水给人们带来了困扰。因此，排污疏通显得非常重 要。研制排水疏通移动机器人的关键在于自动控制系统部 分的设计，而控制系统的其中一个重要核心就是超声波测 距。这就是我设计超声波测距仪的意义。
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第三章
系统的硬件结构设计
硬件电路的设计主要包括电源模块、单片机系统及显示 模块、超声波发射模块和超声波检测接收模块四部分。
显示模块
发射模块
单片机系统
电源模块
接收模块
学号：201215012 本系统的电路图
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定时器0：设置为16位计数模式为测量计时。 定时器1：为超声波脉冲个数检测，每次发送10个脉冲。 定时器2：设置为波特率发生器，完成超声波脉冲发生。 外部中断0：设置为触发中断，为超声波信号检测。
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第四章
体统的软件设计
软件分为两部分，主程序和中断服务程序。主程序完成初始化工作、超声 波发射和接收顺序的控制、测量距离计算、测量数值显示。 主程序工作在循环状 态，当检测到外部中断返回 的信号标志则计算测量距离 并显示，否则关闭总中断、 清空定时器0的数值、发送 超声波脉冲、打开总中断重 新测量。 外部中断服务子程序 主要完成时间值的读取及信 号标志位返回工作。
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第二章 超声波测距原理
超声波是一种频率高于20000赫兹的声波，它的方向 性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播 距离远，超声波因其频率下限大于人的听觉上限而得名。 测距的主原理是：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 。这就是本设计采用的时间差 测距法。
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参考文献
[1]基于单片机的超声波测距仪，文章出处：21ic 2012.4 [2]胡平，超声波测距仪的研制，计算机与现代化，2003.10 [3]时德刚，刘哗。超声波测距的研制，计算机测量与控制，2002.10 [4]华兵.MCS-51单片机原理应用，武汉：武汉华中科技大学出版社，2002.5 [5] 王建新，姜萍. 电子电路实践教程[M]. 北京：科学出版社，2003. [6] [美]J.马库斯. 电子电路大全[M]：卷1，日用电路. 北京：计量出版社，1985. [7] 苏长赞. 红外线与超声波遥控[M]. 北京：人民邮电出版社，1993.7. [8] 张谦琳. 超声波检测原理和方法[M]. 北京：中国科技大学出版社，1993.10. [9] 九州. 放大电路实用设计手册[M]. 沈阳：辽宁科学技术出版社，2002.5. [10] 樊昌元，丁义元. 高精度测距雷达研究[J]. 电子测量与仪器学报，2000，9(8) [11] 陆起勇等. 近代无限电实验-电子学基础系列[M]. 上海:复旦大学出版社,2004. [12]位差超声波传感器在智能玩具机器人中的应用， 文章出处：zhjbr ，2012.2. [13] 陈卿,侯薇．家电控制与检测用集成电路[M]．北京：中国计量出版社，2005. [14] 何希才. 传感器技术及应用[M]. 北京：北京航空航天大学出版社，2005. [15] Firefu1215012153003
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如图.在超声波发射器两端输入10个40kHz脉冲串，脉冲 电信号经过超声波内部振子，振荡出机械波，通过空气，介 质传播到被测面，由被测面反射后被超声波接收器接收。 依据公式：S = VT / 2
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单片机系统&显示模块： 本系统的核心。主要负责超声波的产生、距离的计算、测量数值的显示等。 单机系统设计时需注意复位电路，采用合适值的RC产生单片机的复位脉冲。震荡 电路负载电容依据晶振的规格选取，方可产生精准的时钟信号。本电路采用22Pf 的负载电容只是一个参考值，后续需根据选取的晶振规格定参数。 显示部分采用的是液晶模块，电路比较简单，需注意对比度电压V0的调节。 电源模块： 全系统芯片均采用5V供电，所以电源部分选取了一个意法半导体公司的线 性电源稳压芯片7805供电。 发射模块： 单片机产生超声波信号，采用非门芯片74LS04作为波形信号放大，直接驱 动压电晶体产生超声波。 接收模块： 为提高检测精准度，超声波信号调制采用索尼公司的CX20106A。该芯片的5 脚RC0：该脚与电源端VCC接入一个电阻，用以设置带通滤波器的中心频率f0。微 调此阻值可以改变中心频率，便于跟单片机产生的超声波限号匹配。