超声波位移传感器-教学设计

《超声波传感器测距探究》一、教学分析1、项目分析我校学生通过问卷调查，发现“坐姿前倾、近距离用眼”是造成近视的主要成因之一，因此学生提出创意。

经过展评，学生选取了具可操作性的创意项目——《制作能测距会报警的坐姿纠正器》，开展本次综合实践活动。

活动过程分为发现问题、分析需求、设计模型、技术探究、作品验证、改进完善６个阶段。

本课的内容是《超声波传感器测距探究》，在项目中处于技术探究阶段，也是技术探究重点。

2、学情分析在知识技能方面，学习本课前，学生已有初步体验了用AS-block软件编程设计ＬＥＤ灯闪烁信号、蜂鸣信号。

但面对陌生的超声波传感器，隐性的超声波反射路径问题，需要寻求帮助。

在情感方面，对创客工具本身的好奇心刚刚建立，需要特定情境来激发持续的学习兴趣。

在认知能力方面，学生一般能从坐姿现象中发现问题，但分析问题比较片面，探究能力也存在个体差异，需要同伴互助。

3、教学目标知识与技能1、学会连接超声波传感器到ARDUINO板对应端口，学会观察测量结果；2、能说出超声波无效反射路径对测量结果的影响及改进措施；3、学会应用AS-block的”如果……那么……否则……”模块编程过程与方法１、养成利用信息技术平台进行自主学习的习惯；２、在测距实验及成果展示中体验合作学习的优势；３、在发现问题—分析问题—解决问题的过程中，学会探究学习；情感与价值观1、增强健康的坐姿意识；2、建立合作、探究、分享的意识。

4、教学重点1、超声波传感器连接方法及测量结果观察方法。

2、用”如果……那么……否则……”模块编写程序，启动信号，提醒坐姿；5、教学难点本课的难点是：隐性的超声波无效反射路径对测量结果的影响及改进措施。

二、教学策略教法：情境教学法、任务驱动法学法：自主学习法、小组合作法、探究学习法。

分组方式：三人一组（或两人一组），强弱搭配。

教学准备：learnsite信息技术学习平台、调查报告、微课（连接图、程序图、微视频）、教育云平台中的计时、积分工具四、教学评价1、小组活动自评表小组活动自评表自评人：2、成果展示互评表成果互评表3、探究素养师评价工具此评价由教师点赞，科代表在教育云平台互动课堂工具——小组积分记录，实时呈现结果。

标准文档太原科技大学TAIYUAN UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY单片机原理及其应用课程设计—距离传感器设计学号：XXXXXXX班级：SXXXXXXXXX姓名：XXX指导教师：XXXXX日期：2016.01.04课程设计任务书班级: XXXXXXX姓名： XXX设计周数: 1 学分: 1指导教师: XXX设计题目: 距离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:（根据自己的具体情况编写）用STC89C52单片机和超声波模块组成一个简单的电路，利用超声波发出的高频波莱测距离，并在数码管上显示。

方法：利用Altisium Designer summer09设计电路图，再用电烙铁将实物焊接到实验电路板上，通过电脑的串口写入一段程序到单片机中，实现单片机的计算显示作用设计说明书要求: 应先把超声波模块的线连接到单片机的串口上再供电。

目录绪论 (4)第二章总体设计 (5)第三章硬件部分 (9)第四章软件部分 (14)第五章总结 (18)附录 (20)绪论超声波是指频率在20kHz以上的声波，它属于机械波的范畴。

位移传感器教案教案标题：位移传感器教案教案概述：本教案旨在帮助学生理解位移传感器的原理和应用，并通过实践操作加深他们对位移传感器的认识。

通过本教案，学生将学会使用位移传感器进行测量和数据采集，并能够分析和解释测量结果。

本教案适用于中学物理或工程类课程。

教学目标：1. 理解位移传感器的工作原理和应用领域。

2. 学会使用位移传感器进行测量和数据采集。

3. 能够分析和解释位移传感器的测量结果。

4. 培养学生的实验设计和数据处理能力。

教学准备：1. 位移传感器（如线性位移传感器或旋转位移传感器）。

2. 测量设备（如数据采集器、计算机等）。

3. 实验器材和材料（如物体、直线轨道等）。

4. 实验指导书和教学资源。

教学过程：1. 引入（5分钟）：- 引导学生思考并回答以下问题：你知道什么是位移传感器吗？它有什么作用？ - 通过展示位移传感器的实物或图片，激发学生对位移传感器的兴趣。

2. 理论讲解（10分钟）：- 介绍位移传感器的工作原理和分类。

- 解释位移传感器在实际应用中的作用和意义。

- 提供实际应用案例，让学生理解位移传感器的实际应用价值。

3. 实验操作（30分钟）：- 分发实验指导书和实验器材，向学生解释实验步骤和安全注意事项。

- 学生按照实验指导书的要求，使用位移传感器进行测量和数据采集。

- 鼓励学生在实验过程中积极思考和交流，并记录实验数据。

4. 数据分析与讨论（15分钟）：- 引导学生分析实验数据，观察位移传感器的测量结果。

- 讨论位移传感器的精度、灵敏度和测量范围等特性。

- 引导学生思考位移传感器在实际应用中可能遇到的问题，并提出改进方案。

5. 总结与拓展（10分钟）：- 总结本节课的重点内容和学习收获。

- 提出拓展问题，鼓励学生进一步思考位移传感器的发展趋势和应用前景。

- 分发相关阅读材料或视频资源，供学生自主学习和拓展知识。

评估方法：1. 实验报告：要求学生撰写实验报告，包括实验目的、步骤、数据分析和结论等内容。

超声波传感器测距的教案教案一课题：超声波传感器测距教学目标：1. 让学生理解超声波传感器的工作原理和应用。

2. 学生能够掌握超声波传感器测距的方法和步骤。

3. 通过实验探究，培养学生的科学思维和实践能力。

4. 激发学生对科学技术的兴趣和探索精神。

教学重点与难点：- 教学重点：超声波传感器的工作原理和测距方法。

- 教学难点：理解超声波传播过程中的时间与距离的关系。

教学方法：实验探究法、小组合作法教学过程：一、导入新课展示一些利用超声波传感器的实际应用场景，如倒车雷达、自动门等，引导学生思考超声波是如何实现测距功能的。

二、新课讲授1. 讲解超声波的特性，如方向性好、穿透力强等。

2. 引出超声波传感器，结合实物介绍其结构和组成部分。

3. 阐述超声波传感器测距的原理：通过发射超声波并接收反射波，根据时间差计算距离。

三、实验探究1. 分组进行实验，每组一套超声波传感器实验装置。

2. 教师指导学生进行实验操作，包括连接电路、设置参数等。

对话示例：师：“同学们，现在大家开始分组进行实验，先检查一下实验装置是否齐全，然后按照步骤进行操作。

”生：“好的，老师。

”师：“在连接电路的时候要注意正负极哦，有不明白的随时问老师。

”3. 记录实验数据，如发射和接收的时间差。

四、数据分析与讨论1. 各小组汇报实验数据。

2. 共同分析数据，探讨影响测距精度的因素。

对话示例：师：“请各个小组把你们的实验数据分享一下。

”生：“我们这组测了几个不同距离的数据……”师：“大家一起来分析一下这些数据，看看能发现什么问题。

”五、知识拓展介绍超声波传感器在其他领域的应用，如工业自动化、医疗等。

六、总结归纳1. 回顾本节课的重点内容：超声波传感器的原理和测距方法。

2. 强调实验过程中的注意事项和科学态度。

教材分析：本节课的内容紧密结合实际应用，通过对超声波传感器的学习，使学生了解现代科技在日常生活中的应用。

教材内容循序渐进，从超声波的基本特性到传感器的工作原理，再到具体的测距方法，有利于学生逐步掌握知识。

实验五超声波位移测量设计实验一、实验目的了解超声波传感器的工作原理，学习用超声波测量位移。

二、实验设备与器件1、超声波实验模块模块。

2、+15V、+6V电源，示波器。

3、信号发生器（选用）。

三、实验原理超声波发送电路：由555集成电路组成。

IC（555）组成超声波脉冲信号发生器（如图），工作周期计算公式如下超声波接收电路：超声波接收头和CX20106A组成超声波信号的检测和放大四、实验步骤1、接上模块电源。

2、将两超声波探头距离S=10cm处位置，用示波器光标测量出发送-接收所用时间Δx。

3、调节两超声波探头距离S，用示波器光标测量出发送-接收所用时间Δx。

4、将S、Δx和利用超声波速度与Δx之积计算得到的S′，填入下表。

五、思考题1、利用上表，分析判断距离S与时间Δx的关系是否为线性。

2、说明上图电路超声波发射和接收的工作原理图1.12 超声波测距实验接线图第一节编码器实验编码器（encoder）是将信号或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。

编码器把直线位移或角位移转换成电信号。

前者我们一般会用编码尺，即光栅尺。

后者我们一般会用旋转编码器，包括光电的与磁电的两种。

编码器按编码方式分为二类：增量式与绝对式。

增量式编码器在工作时输出相应的A\B两路信号，通过采集A/B相输出的脉冲数以及编码器的分辨率及可以得到相应的直线位移或旋转角度。

通过判断A/B的相位可以确定正反位置或正反旋转，旋转式的增量编码器往往会有一个Z信号，表示零点位置；绝对式编码器通过二进制编码或BCD码来确定当前位置，并过编码值的大小变化来判别正反方向。

编码器数显表介绍：YL-CG2011实验台上装有一个简易的编码器数显表，数显表通过DB9数据线与各个编码器模块连接，显示编码器的数据。

数显表的功能包括：脉冲数显示位置显示角度显示各界面通过“功能”按键进行切换，短按“清零”按键使所有数据归零。

长按“清零”按键进入位移/脉冲设置界面位移/脉冲（即位移分辨率）设置界面通过“功能”按键使光标所在位置的数据递增，短按“清零”按键光标移位，长按“清零”按键确认设置并进入角度/脉冲设置界面。

乐高超声波测距教学设计引言：超声波测距是一种常用的测距方法，通常被应用于机器人、自动门和安防系统等领域。

乐高EV3套装中的超声波传感器可以帮助学生们学习并理解超声波测距原理和在乐高机器人项目中的应用。

本文档将详细介绍乐高超声波测距的教学设计，旨在帮助教师有效地进行课堂教学。

一、教学目标本教学设计的主要目标是帮助学生理解超声波测距原理，并能够在乐高机器人项目中应用超声波传感器进行距离测量。

具体教学目标包括：1. 理解超声波测距的工作原理和应用场景；2. 掌握乐高超声波传感器的基本使用方法；3. 能够利用超声波传感器进行距离测量，并在乐高机器人项目中应用。

二、教学准备在进行乐高超声波测距的教学前，教师需要准备以下材料和设备：1. 乐高EV3套装；2. 乐高超声波传感器；3. 笔记本电脑或台式机；4. EV3软件（已安装并配置好）；5. 示例机器人模型（可供学生参考）。

三、教学步骤1. 介绍超声波测距原理：在教学开始时，教师需要向学生介绍超声波测距的原理和应用场景。

可以简要解释超声波的生成和传播原理，并提及相关的实际应用，如自动门、智能车辆等。

教师还可以展示一些实例，用以激发学生的兴趣和好奇心。

2. 讲解乐高超声波传感器的基本使用方法：接下来，教师需要详细讲解乐高超声波传感器的基本使用方法。

可以通过演示操作或视频展示的方式，向学生展示传感器的外观、连接方法以及相关的功能按钮。

教师还可以提供一些小技巧和注意事项，帮助学生更好地使用传感器。

3. 进行距离测量实验：在学生掌握基本使用方法后，教师可以组织学生进行距离测量实验。

首先，教师可以要求学生组队，每个小组使用一个乐高机器人和一个超声波传感器进行实验。

然后，教师给出一系列距离测量的任务，学生需要根据实际情况编写程序，并利用超声波传感器进行距离测量。

实验过程中，教师可以进行现场辅导和指导，帮助学生解决遇到的问题。

4. 分享和总结：实验结束后，教师可以邀请学生展示他们设计的程序和实验结果。

综合实践研究性学习开展创新性活动品位创新的快乐《有趣的超声波传感器》市丰台区丰台第五小学郝劲峰Word资料一、指导思想与理论依据（一）指导思想综合实践的总目标是密切学生与生活的联系,推进学生对自然、社会和自我之在联系的整体认识与体验，发展学生的创新能力、实践能力以及良好的个性品质。

（二）理论依据1. 坚持学生的自主选择和主动参与,发展学生的创新精神和实践能力综合实践活动的实施要以学生的直接经验或体验为基础，将学生的需要、动机和兴趣置于核心地位,充分发挥学生的主动性和积极性,鼓励学生自主选择活动主题,积极开展活动,在活动中发展创新精神和实践能力。

2. 面向学生完整的生活领域,为学生提供开放的个性发展空间综合实践活动的实施是面向学生完整的生活领域，引领学生走向现实的社会生活，促进学生与生活的联系，为学生的个性发展提供开放的空间。

3. 注重学生的亲身体验和积极实践，促进学习方式的变革综合实践活动的实施强调学生乐于探究、勤于动手和勇于实践，注重学生在实践性学习活动过程中的体验和感受，要求学生超越单一的接受学习，亲身经历实践过程，体验实践活动，实现学习方式的变革。

二、教材分析1.教学容：《有趣的超声波传感器》是我校自主开发的机器人校本课程中的四年级部分。

本课共分为两课时，第一课时，学生学习认识超声波的概念，理解超声波传感器测距的原理，并能够使用超声波进行实际距离的测量。

本节课重点在与超声波在程序中的应用，通过超声波等待模块的使用来实现自动停车，机器人避障的效果，让学生感受程序与传感器共用所带来的神奇与乐趣。

2.知识背景：（1）声波：发声体产生的振动在空气或其他物质中的传播叫做声波。

根据震动频率及人耳朵能够听到的围分为次声波（震动频率20赫兹一下），声波（震动频率在20-20000赫兹之间），超声波（震动频率在20000赫兹以上）（2）超声波：声音的震动频率在20000赫兹以上，超出人耳朵能够听到的围的声波。

传感器与检测技术-教案第一章：传感器概述1.1 教学目标了解传感器的定义、分类和作用理解传感器的基本原理和特性掌握传感器的选用和安装方法1.2 教学内容传感器的定义和分类传感器的基本原理和特性传感器的选用和安装方法1.3 教学方法讲授传感器的基本概念和分类分析实际案例，讲解传感器的工作原理和特性动手实验，演示传感器的选用和安装方法1.4 教学评估课堂问答，检查学生对传感器定义和分类的理解分析案例，评估学生对传感器工作原理和特性的掌握程度实验报告，评估学生对传感器选用和安装方法的掌握程度第二章：温度传感器2.1 教学目标了解温度传感器的定义、分类和作用理解温度传感器的基本原理和特性掌握温度传感器的选用和安装方法2.2 教学内容温度传感器的定义和分类温度传感器的基本原理和特性温度传感器的选用和安装方法2.3 教学方法讲授温度传感器的基本概念和分类分析实际案例，讲解温度传感器的工作原理和特性动手实验，演示温度传感器的选用和安装方法2.4 教学评估课堂问答，检查学生对温度传感器定义和分类的理解分析案例，评估学生对温度传感器工作原理和特性的掌握程度实验报告，评估学生对温度传感器选用和安装方法的掌握程度第三章：压力传感器3.1 教学目标了解压力传感器的定义、分类和作用理解压力传感器的基本原理和特性掌握压力传感器的选用和安装方法3.2 教学内容压力传感器的定义和分类压力传感器的基本原理和特性压力传感器的选用和安装方法3.3 教学方法讲授压力传感器的基本概念和分类分析实际案例，讲解压力传感器的工作原理和特性动手实验，演示压力传感器的选用和安装方法3.4 教学评估课堂问答，检查学生对压力传感器定义和分类的理解分析案例，评估学生对压力传感器工作原理和特性的掌握程度实验报告，评估学生对压力传感器选用和安装方法的掌握程度第四章：流量传感器4.1 教学目标了解流量传感器的定义、分类和作用理解流量传感器的基本原理和特性掌握流量传感器的选用和安装方法4.2 教学内容流量传感器的定义和分类流量传感器的基本原理和特性流量传感器的选用和安装方法4.3 教学方法讲授流量传感器的基本概念和分类分析实际案例，讲解流量传感器的工作原理和特性动手实验，演示流量传感器的选用和安装方法4.4 教学评估课堂问答，检查学生对流量传感器定义和分类的理解分析案例，评估学生对流量传感器工作原理和特性的掌握程度实验报告，评估学生对流量传感器选用和安装方法的掌握程度第五章：位移传感器5.1 教学目标了解位移传感器的定义、分类和作用理解位移传感器的基本原理和特性掌握位移传感器的选用和安装方法5.2 教学内容位移传感器的定义和分类位移传感器的基本原理和特性位移传感器的选用和安装方法5.3 教学方法讲授位移传感器的基本概念和分类分析实际案例，讲解位移传感器的工作原理和特性动手实验，演示位移传感器的选用和安装方法5.4 教学评估课堂问答，检查学生对位移传感器定义和分类的理解分析案例，评估学生对位移传感器工作原理和特性的掌握程度实验报告，评估学生对位移传感器选用和安装方法的掌握程度第六章：光学传感器6.1 教学目标了解光学传感器的定义、分类和作用理解光学传感器的基本原理和特性掌握光学传感器的选用和安装方法6.2 教学内容光学传感器的定义和分类光学传感器的基本原理和特性光学传感器的选用和安装方法6.3 教学方法讲授光学传感器的基本概念和分类分析实际案例，讲解光学传感器的工作原理和特性动手实验，演示光学传感器的选用和安装方法6.4 教学评估课堂问答，检查学生对光学传感器定义和分类的理解分析案例，评估学生对光学传感器工作原理和特性的掌握程度实验报告，评估学生对光学传感器选用和安装方法的掌握程度第七章：超声波传感器7.1 教学目标了解超声波传感器的定义、分类和作用理解超声波传感器的基本原理和特性掌握超声波传感器的选用和安装方法7.2 教学内容超声波传感器的定义和分类超声波传感器的基本原理和特性超声波传感器的选用和安装方法7.3 教学方法讲授超声波传感器的基本概念和分类分析实际案例，讲解超声波传感器的工作原理和特性动手实验，演示超声波传感器的选用和安装方法7.4 教学评估课堂问答，检查学生对超声波传感器定义和分类的理解分析案例，评估学生对超声波传感器工作原理和特性的掌握程度实验报告，评估学生对超声波传感器选用和安装方法的掌握程度第八章：无线传感器网络8.1 教学目标了解无线传感器网络的定义、分类和作用理解无线传感器网络的基本原理和特性掌握无线传感器网络的选用和安装方法8.2 教学内容无线传感器网络的定义和分类无线传感器网络的基本原理和特性无线传感器网络的选用和安装方法8.3 教学方法讲授无线传感器网络的基本概念和分类分析实际案例，讲解无线传感器网络的工作原理和特性动手实验，演示无线传感器网络的选用和安装方法8.4 教学评估课堂问答，检查学生对无线传感器网络定义和分类的理解分析案例，评估学生对无线传感器网络工作原理和特性的掌握程度实验报告，评估学生对无线传感器网络选用和安装方法的掌握程度第九章：传感器信号处理与分析9.1 教学目标了解传感器信号处理与分析的基本概念、方法和作用理解传感器信号处理与分析的基本原理和特性掌握传感器信号处理与分析的方法和技巧9.2 教学内容传感器信号处理与分析的基本概念和方法传感器信号处理与分析的基本原理和特性传感器信号处理与分析的方法和技巧9.3 教学方法讲授传感器信号处理与分析的基本概念和方法分析实际案例，讲解传感器信号处理与分析的基本原理和特性动手实验，演示传感器信号处理与分析的方法和技巧9.4 教学评估课堂问答，检查学生对传感器信号处理与分析的基本概念和方法的理解分析案例，评估学生对传感器信号处理与分析的基本原理和特性的掌握程度实验报告，评估学生对传感器信号处理与分析的方法和技巧的掌握程度第十章：传感器在工程应用中的案例分析10.1 教学目标了解传感器在工程应用中的重要性理解传感器在不同工程领域的应用案例掌握传感器在工程应用中的选型和应用方法10.2 教学内容传感器在工程应用中的重要性传感器在不同工程领域的应用案例传感器在工程应用中的选型和应用方法10.3 教学方法讲授传感器在工程应用中的重要性分析实际案例，讲解传感器在不同工程领域的应用动手实验，演示传感器在工程应用中的选型和应用方法10.4 教学评估课堂问答，检查学生对传感器在工程应用中的重要性的理解分析案例，评估学生对传感器在不同工程领域应用的掌握程度实验报告，评估学生对传感器在工程应用中的选型和应用方法的掌握程度重点和难点解析1. 传感器的基本概念和分类：重点关注传感器定义和分类的理解，以及传感器的功能和作用。

西安广播电视大学课程设计报告（理、工、农、医用）年（季）：专业：机械设计与制造（本）课程：传感器与测试技术姓名：＿＿学号：成绩：摘要摘要超声波具有指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播距离较远等优点，因而，在利用传感器技术和自动控制技术相结合的测距方案中，超声波测距是应用最普遍的一种，并且在测量精度方面也能达到自动化的使用要求，它广泛应用于倒车雷达、水位测量、建筑施工工地以及一些工业现场。

超声波测距的原理是利用超声波的发射和接受，根据超声波传播的时间来计算出传播距离。

实用的测距方法有两种，一种是在被测距离的两端，一端发射，另一端接收的直接波方式，适用于身高计；一种是发射波被物体反射回来后接收的反射波方式，适用于测距仪。

此次设计采用反射波方式。

超声波测距仪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AT89C51或其兼容系列。

采用12M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P1.0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4位共阳LED数码管，段码用74LS244驱动，位码用PNP三极管8550驱动。

本课题详细介绍了超声波传感器的原理和特性，以及Atmel公司的AT89S51单片机的性能和特点，并在分析了超声波测距的原理的基础上，指出了设计测距系统的思路和所需考虑的问题，给出了以AT89S51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。

该系统电路设计合理、工作稳定、性能良好、检测速度快、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求关键词超声波Ultrasonic单片机AT89S51 MCU AT89S51 测距Ranging目录摘要·1关键词·11.引言·11.1单片机超声波测距系统框图·12.超声波测距工作原理·22.1超声波传感器·32.1.1超声波发生器·32.1.2压电式超声波发生器原理·32.1.3单片机超声波测距系统构成·33.设计方案·43.1关于AT89S51单片机·43.2超声波测距单片机系统·53.3超声波发射和接收电路·63.4显示电路·73.5供电电路·73.6报警输出电路·84.软件设计·84.1软件设计方法·84.1.1主程序设计·84.2超声波测距程序流程图·94.3超声波测距程子序流程图·105.调试与性能分析·105.1调试步骤·105.2性能分析·11致谢·11参考文献·121引言传感器技术是现代信息技术的主要内容之一。