传感器技术--课程设计----超声波测距离

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。

超声波测距课程设计一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握超声波测距的基本原理和方法，能够运用超声波测距技术解决实际问题。

具体来说，知识目标包括：了解超声波的基本特性；掌握超声波发射、接收和反射的原理；理解超声波测距的数学模型。

技能目标包括：能够使用超声波测距仪器进行测量；能够根据测量数据计算距离；能够分析测量结果的误差和可靠性。

情感态度价值观目标包括：培养学生的科学探究精神；培养学生的团队合作能力；使学生认识到超声波技术在生产和生活中的应用和价值。

二、教学内容本节课的教学内容主要包括三个部分：超声波的基本概念、超声波测距的原理和超声波测距的应用。

首先，介绍超声波的定义、特点和应用领域；其次，讲解超声波测距的原理，包括发射、接收和反射的过程；最后，介绍超声波测距在生产和生活中的应用案例。

三、教学方法为了实现教学目标，本节课采用多种教学方法相结合的方式。

首先，运用讲授法，清晰地讲解超声波的基本概念和测距原理；其次，采用讨论法，引导学生分组讨论超声波测距的应用场景，增强学生的参与感和合作意识；再次，利用实验法，让学生亲自动手操作超声波测距仪器，提高学生的实践能力；最后，运用案例分析法，分析实际案例中超声波测距技术的应用，帮助学生将理论知识与实际应用相结合。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，本节课准备了丰富的教学资源。

教材方面，选用《物理》课本中关于超声波测距的相关章节；参考书方面，推荐学生阅读《超声波技术与应用》等书籍；多媒体资料方面，准备了一些关于超声波测距的实验视频和动画演示；实验设备方面，准备了超声波测距仪器、计算机等设备，以便学生进行实际操作和数据处理。

通过这些教学资源，旨在丰富学生的学习体验，提高教学效果。

五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本节课采用多元化的评估方式。

首先，通过课堂讨论、提问等形式的平时表现评估，考查学生的参与度和理解程度；其次，通过作业评估，检验学生对超声波测距原理和应用的掌握情况；最后，通过课后实验报告和考试，评估学生的实践操作能力和理论知识的运用水平。

超声波测距离课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生了解超声波的基本概念，理解超声波测距的原理；2. 掌握超声波测距的公式及其在实际应用中的计算方法；3. 了解超声波测距仪器的构造、功能及使用方法。

技能目标：1. 培养学生动手操作超声波测距仪器的技能，能熟练进行距离测量；2. 培养学生运用物理知识解决实际问题的能力，能根据测量数据进行分析和计算；3. 培养学生通过团队合作，进行超声波测距实验的能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对物理学科的兴趣，激发学习热情；2. 培养学生严谨的科学态度，注重实验数据的准确性；3. 培养学生将物理知识应用于实际生活的意识，增强实践操作能力。

课程性质：本课程为物理学科实验课程，旨在让学生通过实际操作，深入理解超声波测距的原理和实际应用。

学生特点：学生具备一定的物理基础知识，对实验操作感兴趣，但可能对超声波相关知识较为陌生。

教学要求：注重理论与实践相结合，强调实验操作技能的培养，引导学生运用所学知识解决实际问题。

在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，以便进行教学设计和评估。

二、教学内容1. 理论知识：- 超声波基本概念及其传播特性；- 超声波测距原理及公式推导；- 超声波测距仪器的构造、功能及使用方法。

参考教材章节：第五章“声现象”第3节“超声波及其应用”。

2. 实践操作：- 超声波测距仪器的操作步骤；- 实际距离测量及数据记录；- 数据分析及计算方法。

3. 教学大纲安排：- 第一课时：导入超声波基本概念，讲解超声波传播特性，介绍测距原理；- 第二课时：推导超声波测距公式，讲解测距仪器的构造及使用方法；- 第三课时：分组进行实践操作，学生动手测量距离，记录数据；- 第四课时：分析测量数据，总结实验结果，讨论实际应用。

教学内容确保科学性和系统性，注重理论与实践相结合，使学生在掌握基础知识的同时，提高实践操作能力。

教学进度安排合理，确保学生充分消化吸收所学内容。

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。

目录前言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------------------------------------------- 1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-------------------------------------------- 22系统的硬件结构设计------------------------------------- 22.1 51系列单片机的功能特点及测距原理------------------------------ 32.1.1 51系列单片机的功能特点------------------------------------- 32.1.2 单片机实现测距原理 ----------------------------------------- 32.2 超声波电路结构------------------------------------------------ 42.3 超声波测距系统的硬件电路设计---------------------------------- 42.4 PCB版图设计---------------------------------------------------- 53 系统软件的设计----------------------------------------- 63.1 超声波测距仪的算法设计---------------------------------------- 73.2 主程序流程图--------------------------------------------------- 7 3.3单片机部分C语言程序-------------------------------------------- 8 3.4超声波测距部分C语言程序-------------------------------------- 114 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------------------------------------------- 195总结------------------------------------------------- 206 致谢-------------------------------------------------- 20附录-------------------------------------------------------------20前言1课题设计目的及意义1.1设计的目的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。

超声波测距仪课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解超声波的基本概念，掌握超声波在空气中的传播速度及计算方法。

2. 学生能描述超声波测距仪的原理，了解其组成部分及工作过程。

3. 学生能运用数学知识，根据超声波的反射时间计算出距离。

技能目标：1. 学生能够使用超声波测距仪进行实验操作，并正确读取数据。

2. 学生能够通过小组合作，进行简单的超声波测距仪组装和调试。

3. 学生能够运用所学的知识，设计并实施简单的距离测量实验。

情感态度价值观目标：1. 学生能够培养对物理现象的好奇心，提高对科学技术的兴趣。

2. 学生通过动手实践，培养解决问题的能力和创新精神。

3. 学生能够认识到超声波测距技术在现实生活中的应用，提高学习的社会责任感。

分析课程性质、学生特点和教学要求：本课程为物理学科实验课，适用于八年级学生。

学生在前期已经学习了声音的传播、速度计算等基础知识。

课程以实验操作为主，注重培养学生的动手能力和实际应用能力。

教学要求以学生为主体，教师为主导，引导学生主动探究，发挥学生的主观能动性。

二、教学内容1. 理论知识：- 声波基本概念复习：声波传播、速度计算。

- 超声波特性：频率、波长、传播速度。

- 超声波测距原理：回声定位、时间差法。

2. 实践操作：- 超声波测距仪的构造：探头、发射接收器、显示屏。

- 实验步骤：安装、调试、测量、数据处理。

- 实验注意事项：安全操作、数据准确性。

3. 教学大纲安排：- 第一课时：复习声波知识，介绍超声波特性。

- 第二课时：讲解超声波测距原理，展示测距仪构造。

- 第三课时：分组实验，动手操作超声波测距仪。

- 第四课时：分析实验数据，讨论测量误差原因。

4. 教材章节：- 《物理》八年级下册：第二章 声现象，第四节 声的利用。

- 《物理实验》八年级下册：实验十二 超声波测距。

教学内容确保科学性和系统性，结合课程目标，注重理论与实践相结合，提高学生对超声波测距技术的理解和应用能力。

传感器与检测技术大作业报告项目：基于AT89C51的超声波测距传感器目录一系统实现原理及功能 (2)实现功能 (2)二、系统设计方案 (3)硬件设计 (3)主要芯片功能介绍 (4)系统软件设计 (6)二、误差分析 (7)三、实验心得 (8)四、参考文献 (8)一系统实现原理及功能当单片机控制超声波传感器向某一方向发射波束的同时，单片机内部开始计时。

在传播过程中，超声波遇障碍物后反射回波。

传感器接收到第一个反射波后，停止计时。

由于超声波在空气中的传播速度是340m/s，根据计时时间及公式S=340t/2，即可得到发射点距障碍物的距离S。

实现功能本系统实现要求测量距离范围为0.1～3米，精度误差在1厘米以内，并用LCD1602显示所测距离。

二、系统设计方案硬件设计该系统硬件部分由发送模块、接收模块、显示模块、时间处理模块及电源模块组成。

发送模块主要由74LS04和超声波发射器组成；接收模块主要由超声波接收探头和CX20106A 组成；显示模块则有液晶显示器LCD1602及其辅助电路组成；时间处理模块是整个系统的中枢神经由AT89C51及其辅助电路组成。

1、发射部分采用反向器74HC04和超声波换能器T 构成震荡器、放大驱动电路。

电路简单，噪声小，稳定性高。

电路简单稳定，噪声小。

图1 超声波发射模块 图2 接收模块电路2、接收部分采用集成电路CX20106A 。

它是一款红外线检波接收的专用芯片，载波频率38KH Z 与测距的超声波40KH Z 较为接近，可以利用它制作超声波检测接受电路，且电路简单。

可满足项目中关于距离和精度的要求，电路简洁实用，易于调试，且价格低。

3、计时部分采用单片机芯片STC89C51内部定时器，无需额外器件花销，且计时准确，受干扰小。

图三主控及几计时模块4、显示部分显示部分使用LCD1602液晶显示板来完成显示的功能。

它可以显示两行，每行16个字符，采用单+5V电源供电，外围电路配置简单。

湖南文理学院课程设计报告课程名称：单片机原理及应用课程设计院系：电气与信息工程学院专业班级：自动化11102班（30位）学生姓名：袁新淼指导教师：王丽娟完成时间： 2014年6月13日报告成绩：摘要超声波是一种特殊的声波，一般以直线传播方式，频率越低，绕射能力越强，发射能力越强，在非接触式测量中应用非常广泛。

本文利用超声波进行距离测量，测量精度在毫米级别,适用于近距离测距，也可运用于汽车防撞。

本系统以STC89C52为核心处理芯片，通过STC89C52产生40kHz频率信号，经74LS04推挽式将发射功率放大，再利用超声波换能器TCT40-16T产生超声波信号并发送出去，接收电路由TCT40-16R接收超声波，再利用红外线检波接收专用芯片CX20106将接收到的超声波信号处理，并连接STC89C52微处理器，同时引入温度测量芯片DS18B20对测量的距离进行温度补偿，提高测量精度，微处理器通过计算得到与障碍物的距离，将测得的距离通过JXD1602A液晶显示。

关键词STC89C52RC；推挽式；红外线检波；温度补偿；AbstractUltrasound is a special kind of sound waves, usually in a straight line, the lower the frequency, the diffraction is stronger, and launch capabilities, and is widely used in non-contact measurement. In this paper, ultrasonic distance measurement, the measurement accuracy in the millimeter level, applies to close-ranging, can also be applied to a car crash. This system STC89C52 core processing chip to produce 40kHz frequency signal STC89C52 by 74LS04 push-pull transmission power amplification, and then use the ultrasonic transducer TCT40-16T generated ultrasonic signal is sent, the receiving circuit receiving ultrasound by TCT40-16R, then the use of infrared detector to receive special chip CX20106 will be received by the ultrasonic signal processing, and connect STC89C52 microprocessor, while the introduction of chip DS18B20 temperature measurement of distance measurement with temperature compensation to improve measurement accuracy, microprocessor and obstacles by calculating thematter the distance, the distance measured by the JXD1602A liquid crystal display.Keywords STC89C52RC; push-pull; infrared detector; temperature compensation.目录摘要 (I)Abstract (II)绪论 (4)第1章超声波测速的原理 (5)第2章系统设计方案 (6)第3章各单元模块设计 (7)3.1 单片机模块 (7)3.2超声波发送模块 (7)3.3超声波接收模块 (8)3.4 温度检测模块 (9)3.5显示模块 (11)第4章软件设计 (13)4.1系统接口定义 (13)4.2 主程序流程图 (13)4.3 检测程序 (13)4.4 温度读取子程序 (14)4.5 液晶1602初始化子程序 (15)4.6 显示子程序 (15)4.7 初始化程序 (16)第5章超声波测距调试 (18)5.1 硬件调试 (18)5.2 软件调试 (18)5.3 实验结果 (19)5.4 误差分析 (19)总结 (21)参考文献 (22)致谢 (23)附录1原理图 (24)附录2 实物图 (25)附录3 源程序 (26)绪论人类耳朵能听到的声波频率为20～20000赫兹。

基于超声波传感器的测距系统设计课程设计说明书课程设计说明书成绩题目基于超声波传感器的测距系统设计课程名称检测技术及系统课程设计1.课程设计应达到的目的通过对本课程的设计,使学生掌握常见被测量的检测原理、方法和技术,了解国内外对这些工程量进行测控的系统组建原理,通过对检测系统的设计与分析,增强学生理解和运用所学知识来解决实际问题的能力,逐步掌握根据具体测控要求、性能指标设计出先进测控系统的方法和技术。

2.课程设计题目及要求题目:基于超声波传感器的测距系统设计要求:(1)测距范围:0~200mm,测距精度:±1mm;(2)根据题意,明确测距系统性能指标及系统能完成的功能;(3)根据系统要求,选择合适的传感器;(4)设计传感器测量电路;(5)选择单片机的品种、型号,设计单片机的外围测量电路;(6)计算有关的电路参数,有条件的情况下,根据实验室现有设备进行实验数据的测取,明确测量电路输出与被测非电量的关系;(7)画出系统原理框图(此部分放在说明书的开始);(8)画出系统电路图,最好用PROTEL画;(9)在说明书中详细说明本系统工作原理。

3.课程设计任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书、图纸、实物样品等要求〕给出设计说明书一份;有条件的情况下尽量给出必要的实验数据;在说明书中附上完整的系统电路原理图(手画或用PROTEL画)。

4.主要参考文献李现明,吴皓编著.自动检测技术.北京:机械工业出版社,2009徐仁贵.单片微型计算机应用技术.北京:机械工业出版社.2001陈爱弟.Protel99实用培训教程.北京:人民邮电出版社.20005.课程设计进度安排起止日期工作内容13年6月3日布置设计任务,熟悉课题,查找资料;13年6月4日结合测控对象,选择合适的传感器,理解传感器性能;13年6月5日做实验,设计传感器测量电路,选择合适的单片机,设计其外围电路;13年6月6日设计电路参数,有条件情况下,在实验室进行实验,进一步理解测量电路输入输出关系;13年6月7日继续设计论证电路参数,完善系统设计方案;13年6月8日查找资料,理解系统各部分工作原理;13年6月9日理清系统说明要点,着手设计说明书的书写;13年6月13日书写设计说明书,充分理解系统每一部分作用;13年6月14日上午完善设计说明书,准备设计答辩。

超声波测距仪一、概述超声波测距学习板，可应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控，也可用于如液位、井深、管道长度的测量等场合。

要求测量范围在0.27~4.00m，测量精度1cm，测量时与被测物体无直接接触，能够清晰稳定地显示测量结果。

二、设计要求；1．使用超声波测距仪测量距离。

2．测量精度到达1cm。

3．更好地理解超声波传感器。

三、设计思路；首先利用单片机输出一个40KHZ的信号，把信号引入到与超声波发射器相连的信号引脚上，再由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，途中碰到障碍物返回，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。

超声波接收器再通过一个解码器，当无信号返回时解码器输出高电平，当有信号返回时解码器输出低电平。

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，即：S=VT/2。

最后使用共阳7段数码管动态显示出测量距离。

四、硬件设计与实现；1、AT89S51单片机最小系统超声波测距仪首先必须输出一个40KHZ的信号，所以可以利用单片机最小系统，使其中1脚输出40KHZ的高低电平信号。

单片机的最小系统包括：时钟振荡电路、复位电路、电源电路、程序储存控制电路。

时钟振荡电路必须在XTAL1和XTAL2之间跨接晶体振荡器和微调电容，晶体振荡器常用12M，电容用30pf；复位电路包括上电复位与按键复位，可利用电容充电与按下按键来实现复位功能,电容使用电解电容22uf，电阻1K。

程序储存控制由内部启动，所以直接接入5V高电平。

2. 超声波发射电路由于电片机输出的电流较小，远远不能启动超声波发射器，所以发射电路最主要的是需要1个驱动电路将40KHZ的信号输给T/R40超声波发射器。

常用3个反向器既可，可是由于自己对三极管驱动电路较为了解，用三极管的成本又较低，所以在刚开始选择了使用三极管驱动电路。

三极管使用9012的PNP管。

吉林建筑大学电气与电子信息工程学院《传感器与检测技术》课程设计报告设计题目：超声波测距系统设计专业班级：电子信息科学与技术学生姓名：朱玉学号：10311103指导教师：王超高晓红设计时间：2014.6.16－2014.6.27目录第1章绪论 (1)1.1 课题设计的背景和意义 (1)1.2 主要设计内容和要求 (1)第2章系统总体设计方案 (2)2.1 设计系统框图 (2)2.2 设计器件选择 (2)第3章硬件电路设计 (4)3.1 单片机最小系统 (4)3.2 超声波发射电路 (6)3.3 超声波检测接收电路 (7)3.4 显示单元电路 (8)3.5 语音播报电路 (8)第4章系统软件设计 (10)4.1 超声波测距仪的算法设计 (10)4.2 主程序流程图 (10)4.3 超声波发生子程序与超声波接受中断程序 (11)总结 (14)参考文献 (15)附录1 总电路图 (16)附录2 程序清单 (17)第1章绪论1.1课题设计的背景和意义1.1.1设计的背景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。

但就目前的水平来说，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满足日益发展的社会需求，如声纳的发展趋势，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求。

毋庸置疑，无线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。

1.1.2设计的意义随着科学技术的发展，城市给排水系统也有较大发展。

但是，由于许多不可预见因素城市给排水系统往往落后于城市建设。

《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)1.设计目的超声波测距器，可应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控，也可用于如液位、井深、管道长度的测量等场合。

要求测量范围在0.10～4.00m，测量精度1 cm，测量时与被测物体无直接接触，能够清晰稳定地显示测量结果。

超声波测距课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解超声波的基本概念，掌握超声波在空气中的传播速度和特性；2. 学会使用超声波传感器进行距离测量，理解测距原理；3. 掌握超声波测距的基本计算方法，能够分析测距误差产生的原因。

技能目标：1. 能够正确操作超声波测距仪器，进行距离的准确测量；2. 培养学生动手实践能力，学会组装和调试简单的超声波测距装置；3. 能够运用所学知识解决实际问题，设计简单的超声波测距应用方案。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对物理学科的兴趣，激发学习热情；2. 培养学生的团队协作精神，学会与他人共同探究问题；3. 增强学生的环保意识，认识到科技在环保领域的应用价值。

课程性质：本课程属于物理学科，以实验和实践为主，注重培养学生的动手能力和实际应用能力。

学生特点：学生处于初中年级，具有一定的物理基础，对新鲜事物充满好奇心，喜欢动手实践。

教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，以实验为主，让学生在实践中掌握知识，提高技能。

同时，注重培养学生的团队协作能力和情感态度价值观。

通过本课程的学习，使学生能够将所学知识应用于实际生活中，提高解决问题的能力。

二、教学内容1. 理论知识：- 超声波的定义、特性及其在空气中的传播速度；- 超声波测距原理，包括发射、接收和反射过程；- 测距误差分析，包括系统误差和随机误差；- 超声波传感器的工作原理和结构。

2. 实践操作：- 超声波测距仪器的使用方法，包括组装、调试和操作；- 实际距离测量，通过实验掌握超声波测距技术；- 测距数据的处理和分析，提高测距精度；- 设计简单的超声波测距应用方案，如停车场自动计费系统。

3. 教学大纲安排：- 第一课时：介绍超声波基本概念，学习测距原理；- 第二课时：学习超声波传感器结构，了解其在测距中的应用；- 第三课时：实践操作，学会使用超声波测距仪器进行距离测量；- 第四课时：分析测距误差，探讨提高测距精度的方法；- 第五课时：设计超声波测距应用方案，进行成果展示。

课程设计报告题目: 超声波测距离__________________________________________________________一、绪论随着社会的发展，人们对距离或长度测量的要求越来越高。

超声波测距由于其能进行非接触测量和相对较高的精度，越来越受到人们的重视。

超声波测距离的一个最重要的功能就是作用于倒车系统上。

要实现倒车系统的准确精度，就得把超声波和单片机相结合，利用单片机的控制系统和精确的运算使超声波测距离更加快速和精确。

从而，减少事故的发生。

通过该实验学习利用单片机和超声波探测元件测试距离的基本方法，进一步熟悉单片机定时器技术、中断技术在数据采集和数据处理过程中的综合运用方法，提高综合应用程序的编程方法与技巧。

发射器发出的40KHz超声波以速度v在空气中传播，在到达被测物体时被反射返回，由接收器接收，其往返时间为t，由s=vt/2即可算出被测物体的距离。

报告内容包括：单片机控制主程序、中断子程序、延时子程序和超声波发射、接收电路以及主电路。

二、对本课程设计的分析2.1总体设计方案介绍2.1.1超声波测距原理发射器发出的超声波以速度v在空气中传播，在到达被测物体时被反射返回，由接收器接收，其往返时间为t，由s=vt/2即可算出被测物体的距离。

由于超声波也是一种声波，其声速v与温度有关，下表列出了几种不同温度下的声速。

在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的。

表1-12.1.2超声波测距仪原理框图如下图单片机发出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LED 显示。

图1-1 超声波测距仪原理框图2.2系统的硬件结构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AT89S51或其兼容系列。

吉林建筑工程学院电气与电子信息工程学院传感器及检测技术》课程设计任务书设计题目：超声波测距系统设计专业班级：学生姓名：学号：指导教师：设计时间：2010.12.20－2010.12.31目录一、课程设计目的................................................................. 2. ..二、课程设计题目................................................................. 2. ..三、课程设计内容及要求................................................................. 2. ..1、设计内容................................................................. 2. ..2、设计要求................................................................. 2. ..四、传感器工作原理................................................................. 2. ..五、系统框图................................................................. 3. ..六、单元电路设计原理................................................................. 4. ..1、LED显示电路与键盘控制电路设计.......................... 4..2、超声波发射电路设计...................................... 5..3、超声波接收电路设计...................................... 7..4 、串口通信与蜂鸣器电路设计............................... 8..七、软件设计与系统调试........................................ 9..1、主程序流程图................................................................ 1..0.1.1发射程序与接收流程图1..01.2中断子程序及流程图1..11.3距离计算与显示子程序1..2八、设计中的问题及解决方法................................................................ 1.. 3九、总结................................................................ 1..3..十、完整的电路图（附录一）................................................................ 1.. 4十一、参考文献................................................................ 1.. 5.一、课程设计目的通过《传感器及检测技术》课程设计，掌握传感器及检测系统设计的方法和设计原则及相应的硬件调试的方法。

超声波测距系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解超声波的基本概念，掌握超声波测距的原理；2. 学会使用超声波传感器，了解超声波测距系统的组成；3. 掌握超声波测距系统中涉及的计算公式和数据处理方法。

技能目标：1. 能够独立操作超声波测距系统，进行实际距离的测量；2. 培养学生动手实践能力，提高解决问题的能力；3. 学会分析实验数据，提高数据处理和误差分析的能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对物理学科的兴趣，激发探索科学的热情；2. 培养学生的团队合作精神，提高沟通协调能力；3. 增强学生对科技创新的认识，培养创新精神和实践能力。

分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程旨在让学生通过实际操作，掌握超声波测距的基本原理和方法，培养实际应用能力。

课程目标具体、可衡量，以便学生和教师能够清晰地了解课程的预期成果。

通过本课程的学习，学生将能够独立完成超声波测距系统的操作和数据处理，提高自身综合素质。

二、教学内容1. 超声波基本概念：超声波的定义、特点及应用领域；2. 超声波测距原理：超声波发射与接收、声速、时间测量及距离计算；3. 超声波传感器：传感器类型、结构、工作原理及性能参数；4. 超声波测距系统组成：传感器、信号处理电路、显示与控制模块；5. 实验操作与数据处理：操作步骤、数据处理方法、误差分析；6. 教学案例：分析典型超声波测距系统案例，理解实际应用中的问题及解决方法。

教学内容依据课程目标，结合教材相关章节进行选择和组织。

教学大纲安排如下：第一课时：超声波基本概念、测距原理及传感器介绍；第二课时：超声波测距系统组成、实验操作方法；第三课时：数据处理、误差分析及教学案例讨论。

教学内容确保科学性和系统性，注重理论与实践相结合，提高学生对超声波测距系统知识的掌握和应用能力。

三、教学方法本课程采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性，提高教学效果。

1. 讲授法：通过教师对超声波基本概念、测距原理、传感器等理论知识的系统讲解，使学生掌握基本理论和方法。

超声波测距仪课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握超声波测距仪的基本原理、结构和工作方式，培养学生进行实际操作和简单故障排除的能力。

知识目标：使学生了解超声波测距仪的工作原理、主要组成部分及其功能；掌握超声波测距仪的调试和使用方法。

技能目标：培养学生使用超声波测距仪进行实际测量和数据处理的能力；培养学生对超声波测距仪进行简单维护和故障排除的能力。

情感态度价值观目标：培养学生对科学技术的兴趣和好奇心，提高学生解决实际问题的能力，使学生认识到科技对生活的重要作用。

二、教学内容本课程的主要内容包括超声波测距仪的基本原理、结构和工作方式，以及超声波测距仪的操作和维护。

1.超声波测距仪的基本原理：介绍超声波的产生、传播和接收，以及超声波测距的原理。

2.超声波测距仪的结构和工作方式：介绍超声波测距仪的主要组成部分，如超声波发生器、接收器、放大器等，以及它们的工作原理。

3.超声波测距仪的操作：介绍超声波测距仪的操作方法，如调试、测量和数据处理。

4.超声波测距仪的维护和故障排除：介绍超声波测距仪的维护方法，如清洁、润滑等，以及故障排除的方法。

三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。

1.讲授法：通过讲解超声波测距仪的基本原理、结构和工作方式，使学生掌握相关知识。

2.讨论法：通过分组讨论，让学生深入了解超声波测距仪的操作和维护方法。

3.案例分析法：通过分析实际案例，使学生学会解决实际问题。

4.实验法：通过实际操作，让学生熟练掌握超声波测距仪的使用方法。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将选择和准备以下教学资源：1.教材：选用符合课程标准的教材，为学生提供系统、科学的学习资料。

2.参考书：提供相关领域的参考书籍，为学生提供更多的学习资源。

3.多媒体资料：制作课件、视频等多媒体资料，为学生提供直观、生动的学习内容。