超声波测距实验报告
电子综合实验课程报告
课题名称:超声测距仪
专业:生物医学工程
班级:,,级生物医学,,班
姓名:敖一鹭 刘晓莎 尹曼 邹燕
一引言
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。但就目前技术水平来说，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。 声波测距作为一种典型的非接触测量方法，在很多场合，诸如工业自动控制，建筑工程测量和机器人视觉识别等方面得到广泛的应用。和其他方法相比，如激光测距、微波测距等，由于声波在空气中传播速度远远小于光线和无线电波的传播速度，对于时间测量精度的要求远小于激光测距、微波测距等系统，因而超声波测距系统电路易实现、结构简单和造价低，且超声波在传播过程中不受烟雾、空气能见度等因素的影响，在各种场合均得到广泛应用。然而超声波测距在实际应用也有很多局限性，这都影响了超声波测距的精度。一是超声波在空气中衰减极大，由于测量距离的不同，造成回波信号的起伏，使回波到达时间的测量产生较大的误差;二是超声波脉冲回波在接收过程中被极大地展宽，影响了测距的分辨率，尤其是对近距离的测量造成较大的影响。其他还有一些因素，诸如环境温度、风速等也会对测量造成一定的影响，这些因素都限制了超声波测距在一些对测量精度要求较高的场合的应用，如何解决这些问题，提高超声波测距的精度，具有较大的现实意义。为了今后能够为社会做出更多有益的发明发现，超声测距课程设计应运而生。 二 课题要求
以单片机AT89C51为中心控制单元，配以超声波发射、接收装置，实现超声波发射及接收其遇到障碍物发生反射形成的回波信号，并根据超声波在介质中的传播速度及超声波从发射到接收到回波的时间，计算出发射点距障碍物的距离，设计出一套基于单片机的脉冲反射式超声波测距系统，利用单片机进行操作控制，用数码管作输出显示，设计发射、接收、检测、显示硬件电路和测距系统软件。
超声波测距仪的设计
一、设计目的
本设计利用超声波传输中距离与时间的关系，采用STC51单片机进行控制和数据处理，设计出能够精确测量两点间距离的超声波测距仪。同时了解单片机各脚的功能，工作方式，计数/定时，I/O口的相关原理，并稳固学习单片机的相关内容知识。
二、设计要求
1.设计一个超声波测距仪，能够用四段数码管准确显示所测距离
2.精度小于1CM，测量距离大于200CM
三、设计器材
元器件 数量
STC51单片机 1个
超声波测距模块URF-04 1个
电阻〔1K 200 4.7K〕 3 个
晶振〔12MHz〕 1 个
共阳极四位数码管 1 个
极性电容〔33pF〕 2 个
非极性电容〔22uF〕 1 个
四、超声波测距系统原理
331.45米/秒，由单片机负责计时，单片机使用12.0M晶振，所以此系统的测量精度理论上可以到达毫米级。
超声波测距的算法设计: 超声波在空气中传播速度为每秒钟340米〔15℃时〕。X2是声波返回的时刻，X1是声波发声的时刻，X2-X1得出的是一个时间差的绝对值，假定X2-X1=0.03S，那么有340m×0.03S=10.2m。由于在这10.2m的时间里，超声波发出到遇到返射物返回的距离如下：
图1 测距原理
超声波测距器的系统框图如下列图所示：
图2 系统框图
五、设计方案及分析〔包含设计电路图〕
4.1 硬件电路设计
4.1.1 单片机最小系统控制模块设计与比拟
方案二：采用STC51单片机控制。STC51单片机是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8KB的系统可编程Flash 存储器。AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口， 片内晶振及时钟电路，能够满足题目设计的所有要求，而且我们对STC51单片机也比拟熟悉，因此我们选择方案二。最小系统电路图如图3所示
实用标准文案
精彩文档 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-------------------------------------------- 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
自动测量及控制综合课程设计说明书
题 目 超声波测距仪
学 院 机械工程学院
班 级
学生姓名
学
号
指导老师
2015年1月18日
目录
1绪论 ............................................................ 3
1.1课题设计及意义 ...............................................
3
1.2设计内容..................................................... 3
2超声波测距设计原理及方案选择 ..................................... 3
2.1超声波测距原理 ............................................... 3
2.2设计方案.....................................................
4
3硬件选择与设计 ................................................... 5
3.1单片机的选择 ................................................. 6
3.2超声波模块的选择 ............................................. 6
3.2.1 HC-SR04超声波模块时序图 ................................. 7
3.2.2 HC-SR04模块的使用 .......................................
