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具有实时语音播报的超声波测距测速仪设计曹永红;刘小亮【摘要】By the advantages of high directivity, slow energy consumption and long propagation distance in the medium, the ultrasonic is widely used in the distance measurement. Compared with other detection methods, as a contactless detection method, the ultrasonic is not affected and controlled by the light and the color of the measured object in the detection process. This paper introduces the principle and method of the velocity and distance measurement by the ultrasonic. Taking STC89C52RC as the primary controller, the ultrasonic drive signal is launched by the timer and 12864 LCD display and ISD4004 voice broadcast of the measuring results are realized by the dynamic scanning method.%超声波凭借自身指向性强、能量消耗缓慢，以及在介质中传播距离远等优势，进而广泛应用于距离测量。
与其它检测方式相比，超声波作为一种非接触式的检测方式，在检测过程中不受光线、被测对象颜色等因素的影响和制约。
毕业设计：超声波测距语音播报论文专业电子信息工程技术学生姓名班级学号指导教师完成日期在空气介质中超声测距传感器因其性能好，价格低廉、使用方便，在现场机器人定位系统、车辆自动导航、车辆安全行驶辅助系统、城市交通管理和高速公路管理监测系统，以及河道、油井和仓库及料位的探测中都有应用。
由于超声波传播不易受干扰，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，如测距和物位测量等都可以通过超声波来实现。
为此，深入研究超声波的产生与传播规律、开发高性能超声波换能器及其收发电路，对于超声波检测技术的发展具有十分重要的现实意义。
本设计介绍了基于单片机控制的超声测距的原理：由STC89C52控制定时器产生一定频率脉冲，计算从发射到接收回波时间，从而得到实测距离，数据处理采用，lcd1602显示距离，WTD588D语音播报。
In the air medium, ultrasonic range finder sensor because of its good performance, low price, convenient use, in the field of robot positioning system, automatic vehicle navigation, vehicle safety driving assist system, city traffic management and management of expressway monitoring system, as well as river, well and warehouse and material level detection used in.Because the ultrasonic wave propagation is not susceptible to interference, energy consumption slow, medium of communication in the longer distance, which are often used for ultrasonic distance measurement, such as the location and level measurement can be achieved by ultrasound.Therefore, in-depth study of ultrasonic generation and propagation, the development of high performance ultrasonic transducer and its transceiver circuit, the ultrasonic detection technology development has very important real sense.This article introduces the design of control based on single chip ultrasonic ranging principle: control by STC89C52 timer produces a certain frequency pulse, calculated from transmitting to receiving echo time, so as to obtain the measured distance, data processing using the temperature compensation, four digital tube display distance, voice broadcast.摘要 (I)Abstract ............................................................................................................................ I I 第一章绪论 ................................................................................................................ - 1 -1.1 课题设计目的及意义 ...................................................................................... - 1 -1.1.1设计的目的 ........................................................................................... - 1 -1.1.2设计的意义 ........................................................................................... - 1 -1.2 国内外研究动态 ............................................................................................. - 1 -1.3 本课题研究的主要内容................................................................................... - 2 - 第二章总体方案 . (3)2.1 方案选择 (3)2.2 超声波测距仪的设计思路 (3)2.2.1 超声波测距原理 (3)2.2.2 超声波测距原理框图 (4)2.3 使用元件选择 (4)第三章系统的硬件结构设计 (6)3.1 STC89C52单片机的功能及特点 (6)3.2单片机最小系统 (9)3.4 语音播报 (10)3.5 显示单元 (12)第四章系统的软件设计 (14)4.1 主程序流程图 (14)4.2 超声波发生子程序和超声波接收中断程序 (16)第五章超声波测距接收 (20)5.1 HC-SR04模块 (20)5.2 T40、R40超声波传感器简介 (26)5.2.1 超声波传感器的基本介绍 (26)5.2.2 超声波传感器的主要应用 (26)5.2.3 超声波传感器的工作原理 (27)5.3 超声波发射电路 (28)5.4 超声波接收电路 (28)5.5 超声波接收过程 (29)5.6 接收数据处理 (29)第六章总结 (32)致谢 (34)参考资料 (35)附录1原理图 (36)附录2主要源程序 (38)第一章绪论1.1 课题设计目的及意义1.1.1设计的目的随着科学技术的快速发展，超声波在测距中的应用越来越广。
第28卷第6期2008年12月惠州学院学报(自然科学版)JOURNAL OF HU I Z HOU UN I V ERSI TY Vol 1281No 16Dec 12008收稿日期:2008-06-26作者简介:罗 萍(1955-),女,甘肃临洮人,讲师,研究方向为电子技术应用和单片机应用。
基于单片微型计算机的语音播报测距仪的设计罗 萍(惠州学院 电子系,广东 惠州 516007) 摘 要:本文介绍了一种利用SPCE061A 单片机、超声波测距、数字电子技术和模拟电子技术实现的语音播报测距仪,可以对被检测的距离进行语音播报和数字显示。
本文阐述了超声波发射电路、超声波接收电路、单片机控制电路、数字显示电路、音频放大电路和软件程序的设计。
该测距仪的语音播报功能,使得测距装置的设计更加完善、更具人性化。
关键词:SPCE061A 单片机;超声波测距;语音播报中图分类号:TP39 文献标识码:A 文章编号:1671-5934(2008)06-0079-041 前言测距仪是一种对距离进行检测的装置。
采用非接触式的距离测量,能够在某些特定场合和环境比较恶劣的情况下使用,比如:测量有毒或有腐蚀性化学物质的液面高度,或测量有不安全因素的距离。
在以激光、红外和超声波等多种非接触式测距方式中,超声波测距具有受外界光及电磁场等因素的影响小、测量速度快、准确可靠,结构简单、成本低廉等优点,在有距离测量的电子系统中得到了广泛的应用。
本文介绍的是一种以超声波作为传播媒介进行距离的测量,具有语音播报和数字显示功能测距仪的设计。
2 超声波测距的工作原理由于超声波的速度相对光速小的多,传播时间比较容易检测,易于定向发射,方向性好,强度容易控制。
因而,可利用超声波特性、电子技术、单片机技术相结合来实现非接触式的距离测量。
单片机控制超声波发射电路工作,发射脉冲信号,其信号在传播媒质中以线性前进,碰到被测物体时反射回来,被超声波接收电路接收,再将其变化信号送给单片机。
具有语音功能的RCL测试仪设计摘要:本系统以凌阳16位微控制器SPCE061A为核心,拥有全程图形中文菜单操作环境,并可通过语音指令进行操作,同时测量结果可设置为语音播报,测量精度较高,量程范围内自动切换,实现了仪器的自动化。
主要特点:(1)量程范围大(电阻50欧～2M,电容1p～1u,电感5uH～100mH),精度较高,刷新率高,每秒２次。
(2)电容,电感测试基于LC振荡器,通过巧妙设计,精度只取决于一只高精度电容。
(3)电阻测量基于555多谐振荡器,并通过经验公式修正,精度高。
(4)可语音指令控制。
(5)大屏幕LCD显示,全程中文菜单操作环境,功能强大,使用方便。
关键词:SPCE061A微控制器中文菜单1 方案设计与论证1.1 电阻测量方案方案一:电阻串联分压。
传统的电阻测量方法基本原理是将被测电阻Rx与标准电阻串联分压,通过测量被测电阻Rx上的电压来确定被测电阻阻值的。
但在系统中,芯片内ADC的精度只有10位,而且线性度不太好,而设计要到达测量的范围大,为了兼顾测量精度,必须要分多级测量,这样量程转换电路势必很复杂,测量时间周期长。
方案二:经过RC振荡器将电阻值转化为频率值。
频率值是单片机非常容易处理的数字量,只要经过一些计算处理便可以得到真实的电阻值,而且量程切换容易。
系统采用此方案。
1.2 电容测量方案测量电容的普遍方法都是经过振荡电路把其值转换为频率量,再进行计算。
对于振荡电路的选择,在设计中考虑了以下两种方案: 方案一:RC多谐振荡器。
采用555设计的RC多谐振荡器电路设计简单,但很难做到大量程的电容测量,线性度不佳,精度不容易做得高。
方案二:LC振荡器。
采用LC振荡,频率基本上取决于谐振公式,只要提供高精度的L值,便能得到较高精度的C值,测量范围很大,并可以和电感测量共用同一个电路。
但LC振荡器的频率稳定度较差,对元器件的要求较高。
综合各种因素,系统中采用方案二。
1.3 显示界面方案方案一:采用led数码管显示。
教案设计会说话的超声波测距仪一教学目标：1．知识与技能了解超声波的概念，超声波在生活中的应用。
自己动手搭建出外形各异的超声波测距仪。
2．过程与方法（1）通过教师提出的问题，故事，动画等材料，发挥想象力，理解超声波的发现和应用。
（2）通过亲身实验，应用比特造型模块，创意设计出造型各异的测距仪外形。
（3）连接电子模块，完成超声波测距仪的制作。
（4）围绕作品的创意，用途等方面进行说明和展示。
（5个W+一个H）3. 情感，态度，价值观（1）测距仪外形的设计，培养发散思维，提高创新能力，审美能力。
(2)通过模块的组建，拼装，培养动手能力。
(3)小组为单位的学习过程，提高团队意识，培养人际交往和沟通能力。
(4)作品的描述展示，设计理念和功能说明，培养演讲演示能力，提高自信心。
二教学重难点：重点:发挥想象力和创造力，团队合作，设计测距仪外形，组建模块，完成测距仪的制作。
难点：设计新颖的外形，制作漂亮且实用的作品。
三教学资源PPT课件，图片，视频资料，比特造型模块，比特电子模块。
四教学过程1 导入（故事）（1）通过蝙蝠的图片（课件），引入“超声波”的概念。
它是唯一能振翅飞翔的哺乳动物，其他像鼯鼠等能飞行的哺乳动物，只是靠翼形皮膜在空中滑行!夜间，它们靠声波探路和捕食。
它们发出人类听不见的声波。
当这声波遇到物体时，会像回声一样返回来，由此蝙蝠就能辨别出这个物体是移动的还是静止的，以及离它有多远。
它的大耳朵使它能接受回声（2）发现超声波的小故事（故事内容见课件），导入超声波的定义。
1793年夏天，一个晴朗的夜晚，喧腾热闹的城市渐渐平静下来。
斯帕拉捷匆匆吃完饭，便走出街头，把笼子里的蝙蝠放了出去。
当他看到放出去的几只蝙蝠轻盈敏捷地来回飞翔时，不由得尖叫起来。
因为那几只蝙蝠，眼睛全被他蒙上了，都是“瞎子”呀。
斯帕拉捷为什么要把蝙蝠的眼睛蒙起来呢？原来，每当他看到蝙蝠在夜晚自由自在的飞翔时，总认为这些小精灵一定长着一双特别敏锐的眼睛，就不可能在黑夜中灵巧的多过各种障碍物，并且敏捷的捕捉飞蛾了。
摘要测量作为各领域一个重要的工具，有着悠久的历史。
在我国，早在秦始皇时期就已经统一了度量衡，推行“一法度衡量丈尺，车同轨，书同文字”，并制定了一套严格的管理制度。
同样，测量的方法及使用的仪器也有着纷繁复杂的选择，比如有游标式测量仪器，机械式测量仪器，电学式测量仪器等。
随着科学技术的发展，超声波测量法在众多测量方法中脱颖而出，由于超声波具有方向性好，穿透性强，尤其是在光不透明的固体中，它碰到杂质或分界面就有显著的反射等优点，超声波测距在测量中的应用越来越广泛，笔者设计的是一个多功能的带有汉字显示及语音播报的超声波测距系统。
本文系统介绍了一种基于单片机CC2530的带有汉字显示及语音播报的超声波测距系统。
整个电路采用模块化设计，硬件部分由超声波测距模块、单片机模块、温度传感器模块、语音播报模块、LCD显示模块组成，软件部分由测距发送模块，播报显示模块组成。
本文给出了详细的软，硬件设计方案。
本超声波测距仪测量距离0.20m~5.00m，测距精度±1㎝，具有汉字显示及语音播报等功能，测量时与待测物体无直接接触，具有整体性好，精度高，可靠性好，控制简单方便等特点。
本设计完成实物的制作，实物效果能达到设计要求。
关键词：测距仪，单片机，超声波，TMP275温度传感器，Nokia5110液晶显示器,WT588DABSTRACTAs a significant tool in various fields, measuring has a long history. In China, it can date back to the period of Qin Shi Huang, who standardized the system of weights and measures, promoted “Apply the same system of measuring methods and tools, the same road width and the same written language”, and also formulated a set of strict management system. Similarly, measuring methods and equipment also have a complicated choice, such as vernier measuring equipment, mechanical measuring equipment and electrical measuring equipment etc. With the development of science and technology, the ultrasonic measurement method has stood out from numerous measuring methods. As it has the advantages of good direction and strong penetrability, especially in the opaque objects, it can reflect when it encounter impurity or interface. The application of ultrasonic distance measurement in measuring becomes increasingly extensive in measuring. The author has designed a multifunctional ultrasonic distance measurement system with Chinese display and voice broadcast.This paper systematically introduces an ultrasonic distance measurement system with Chinese display and voice broadcast based on CC2530 single chip microcomputer. The whole circuit adopts modular design; the hardware part consists of ultrasonic ranging module, single chip microcomputer module, temperature sensing module, voice broadcasting module and LCD displaying module; the software part consists of distance measurement and wireless transmitting module as well as voice broadcasting and displaying module. This paper presents the detailed design scheme of software and hardware.The ultrasonic distance measurement system can measure the distance from 0.2m to 5m and has the precision of ±1cm,which has Chinese display and voice broadcast function. There is no direct contact when measuring the distance of the specific object with good integrity, high precision, good reliability in control, simple and great convenient.This design has completed the manufacture of the phisical production, the effect can meet the design requirements.Key words:Range finder, Single chip microcomputer, Ultrasonic wave, TMP275 temperature sensor, Nokia5110 LCD monitor，WT588D目录1 绪论--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------11.1课题设计目的及意义-------------------------------------------------------------------------------------11.2超声波测距系统的现状和发展------------------------------------------------------------------------12 系统的总体方案设计----------------------------------------------------------------------------------------42.1系统的主要功能--------------------------------------------------------------------------------------------42.2硬件总体设计框图：-------------------------------------------------------------------------------------42.3测距发送模块框图-----------------------------------------------------------------------------------------42.4播报及显示模块框图-------------------------------------------------------------------------------------52.5硬件的选型---------------------------------------------------------------------------------------------------53 系统的硬件结构设计----------------------------------------------------------------------------------------83.1主控芯片CC2530单片机及最小外围电路--------------------------------------------------------83.2超声波收发模块US-020接口设计及性能分析------------------------------------------------123.3温度补偿模块TMP275接口设计及性能分析----------------------------------------------------143.4 LCD显示模块Nokia 5110接口设计及性能分析---------------------------------------------173.5 LED电路接口设计----------------------------------------------------------------------------------------183.6语音播报模块WT588D接口设计及性能分析----------------------------------------------------194 系统软件设计--------------------------------------------------------------------------------------------------224.1系统总程序设计-------------------------------------------------------------------------------------------224.2超声波测距仪的设计原理-----------------------------------------------------------------------------224.3超声波测距方法的选择--------------------------------------------------------------------------------224.4超声波测距仪的算法设计-----------------------------------------------------------------------------234.5测距发送模块流程图------------------------------------------------------------------------------------234.6播报及显示模块流程图--------------------------------------------------------------------------------255 结论------------------------------------------------------------------------------------------------------------------26参考文献--------------------------------------------------------------------------------------------------------------27致谢----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------28附录一设计原理图--------------------------------------------------------------------------------------------29附录二程序清单------------------------------------------------------------------------------------------------311 绪论1.1课题设计目的及意义1.1.1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。
