认识实习超声波测距报告.docx
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认识实习超声波测距报告
HarbinUniversityOfScienceAndTechnology
认识实习报告
学院：
自动化学院
专业：
电子信息科学与技术
班级：
电技12-3
姓名：
蔡成灼
学号：
1212020301
日期：
2015.1.9
任务书
实习项目名称：
超声波测距仪的研制
实习时间：
2014.12.29—2015.1.9
一、实习的目的和意义
认识实习是一个重要的基础实习环节，通过认识实习，学生可以了解电子产品的制作工艺和基本原理，掌握电子产品制作的基本操作技能和调试技能，培养学生用所学知识分析实际问题、解决实际问题的能力，为以后的实践性教学环节打下基础。
二、实习内容
本实习以《超声波测距仪的研制》项目为目标，培养学生对电子产品的制作工艺的认识和操作技能，以及电子产品的原理分析。
1、超声波测距原理学习；
2、电路原理图及PCB绘制；
3、电子元器件识别与焊接；
4、超声波测距仪软件设计；
5、超声波测距仪调试。
三、报告内容和格式
内容：
1、超声波测距的意义和应用；
2、超声波测距的原理（原理说明、原理图）；
3、超声波测距仪的制作与调试；
4、实习体会
格式：
报告包括封面、任务书、目录、正文等部分，一级标题（章标题）：
黑体小二；二级标题（节标题）：
黑体小三；正文：
宋体小四；目录：
二级目录，宋体小四。
行间距：
1.25倍。
报告A4纸打印，左侧装订。
目录
1、实习目的……………………………………………………2
2、实习内容
2.1方案选择………………………………………………2
2.2整理思路………………………………………………2
3、超声波测距原理
3.1超声波探头……………………………………………2
3.2超声波测距原理………………………………………3
3.3基于单片机超声波测距仪系统构成…………………4
4、超声波测距原理图分析
4.1发射电路………………………………………………4
4.2接收电路………………………………………………5
5、超声波测距的意义和应用
5.1超声波测距的意义………………………………………6
5.2超声波测距的应用……………………………………7
6、元件装配及硬件调试
6.1元件装配………………………………………………7
6.2编程及调试………………………………………………8
6.3PCB板及成果展示…………………………………………12
7、实习总结
7.1实习总结………………………………………………13
7.2实习体会………………………………………………14
第1章实习的目的和意义
认识实习是一个重要的基础实习环节，通过认识实习，学生可以了解电子产品的制作工艺和基本原理，掌握电子产品制作的基本操作技能和调试技能，培养学生用所学知识分析实际问题、解决实际问题的能力，为以后的实践性教学环节打下基础。
第2章实习内容
2.1方案选择
对方案的评估完成后，我们开始整理方案设计思路，制定实训计划表，分期完成各项指标。
在实践紧迫的情况下，我们明确了分工，按照预先整理好的设计流程进行分工作业。
2.2整理思路
对方案的评估完成后，我们开始整理方案设计思路，分期完成各项指标。
在时间紧迫的情况下，我们明确了分工，按照预先整理好的设计流程进行分工作业，首先绘制电路图，并且制作PCB板，然后通过焊接，把元器件组装，最后通过编程调试，完成这次实习。
第3章超声波测距原理
3.1超声波探头
超声波探头是实现声、电转换的装置，又称超声波换能器或传感器，这种装置能发射超声波和接收生回波，并转换成相应的电信号。
超声波探头按其作用原理可分为压电式、磁致伸缩式和电磁式等数种，其中以压电式最为常用。
压电式超声波传感器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。
压电式超声波发生器的内部有两个压电晶片和一个共振板。
当它的两极外加脉冲信号，且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（一种机械波）（逆压电效应），即为超声波发射器。
反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号（压电效应），即为超声波接收器。
3.2超声波测距原理
在某一时刻给超声波发生器施加40KHZ方波信号，发生器发出超声波，遇到被测物体后反射回来，被超声波接收器接收到。
只要计算出超声波信号从发射到接收的时间差，知道在介质中的传播速度，就可以计算出被测物体的距离d=s/2=（vt）/2。
其中d为被测物到测距仪之间的距离，s为超声波往返通过的路程，v为超声波在介质中的传播速度，t为超声波从发射到接收所用的时间。
由于超声波在空气中的传播速度与温度有关，如果温度变化不大，则可认为声速基本不变。
如果测距精度要求较高，则还要通过温度补偿的方法加以校正。
不同温度下超声波在空气中传播速度随温度变化的关系：
v=331.4+0.61t。
式中，t为实际温度（℃）。
3.3基于单片机超声波测距仪系统构成
单
片
机
系
统
显示电路
超声波发射电路
键盘电路
超声波接收电路
温度补偿电路
第4章超声波测距原理图分析
4.1发射电路
超声波发射电路由40KHZ振荡电路、驱动电路、超声波发射器构成。
方案二用的是555芯片，通过555芯片产生超声波发射的40KHZ的方波信号，通过调节10k的电位器可微调振荡频率。
单片机I/O口输出的控制信号由555芯片的4脚输入，控制超声波的振荡与停止。
并且方波信号由3脚输出。
为提高超声波的发射功率，增大提高测量距离，可采用音频集成功放做驱动电路。
LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点。
4.2接收电路
超声波接收电路由放大、整形、译码电路构成。
音频译码集成块构成接收电路
接收头将超声波调制脉冲变为交变电压信号，通过CMOS6非门芯片CD4069整形，整形后的信号由C1耦合给带有锁定环的音频译码集成块LM567的输入端3脚，当输入信号的幅度落在其中心频率上时，LM567的逻辑输出端8脚由高电平跃变为低电平。
8脚输出的低电平接单片机的外部中断引脚，单片机接收到低电平后触发中断，调用计算子程序计算距离。
第5章超声波测距的意义和应用
5.1超声波测距的意义
随着计算机技术、自动化技术和工业机器人的不断发展和广泛应用，测距问题显得越来越重要。
目前常用的测距方式主要有雷达测距、红外测距、激光测距和超声测距4种。
与其他测距方法相比较，超声测距具有下面的优点：
（1）超声波对色彩和光照度不敏感，可用于识别透明及漫反射性差的物体（如玻璃、抛光体）。
（2）超声波对外界光线和电磁场不敏感，可用于黑暗、有灰尘或烟雾、电磁干扰强、有毒等恶劣环境中。
（3）超声波传感器结构简单、体积小、费用低、技术难度小、信息处理简单可靠、易于小型化和集成化。
因此，超声波作为一种测距识别手段，已越来越引起人们的重视。
5.2超声波测距的应用
随着社会的发展，人们对距离或长度测量的要求越来越高。
由于超声测距是一种非接触检测技术，不受光线、被测对象颜色等的影响，在较恶劣的环境（如含粉尘）具有一定的适应能力。
因此，用途极度广泛。
例如：
测绘地形图，建造房屋、桥梁、道路、开挖矿山、油井等，超声测距仪的优点是：
仪器造价比光波测距仪低，省力、操作方便。
由于超声波易于定向发射，方向性好，强度好控制，它的应用价值已被普遍重视，其中在汽车倒车防撞系统中的应用最为直观。
汽车倒车防撞测距报警器,是我国八·五期间需重点开发的重大科研项目之一,也是汽车六大类汽车电子产品中的一种。
以往的汽车倒车报警器可分为四大类,即嘀嘀声加闪光,音乐声加闪光,语言声加闪光和倒车至危险距离（如015m）时发出报警声的超声波倒车报警器。
本研究综合了第3、4类报警器各功能,并将第4类报警器加以改进、发展,使其不仅可发出警告行人的语言声,而且还能在整个倒车过程中自动测量车尾与最近障碍物之间的距离,并用数字显示出来,在倒车至极限安全距离（如016m）时,会发出急促的警告声,提醒驾驶员注意刹车。
另外当蓄电池电压过低时,还会发出声光警告,提醒驾驶员及时充电,以保证仪器及汽车正常工作。
第6章元件装配及调试
6.1元件装配
元件装配过程比较简单，但也是一个不容忽视的过程，要求购买的元件对应元件清单，焊接美观严实，元件排列整齐美观等。
我们在安装元件的过程中也发现了一些问题，即单排针和传感器探头的引脚不能插入插孔，我们只能用镊子一点一点地钻宽，并且保证铜片不脱落。
元件焊好后，我们还要细心的检查看是否有虚焊，焊接不到位的还要补焊。
6.2编程及调试
程序如下：
#include
#include
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar
#definenop_nop_（）
sbitT=P1^0;
sbitR=P3^2;
sbitbeep=P1^1;
sbitshu4=P2^7;
sbitshu3=P2^6;
sbitshu2=P2^5;
sbitshu1=P2^4;
sbitk1=P3^4;
sbitk2=P3^5;
sbitk3=P3^6;
sbitk4=P3^7;
uintge,shi,bai,xiaoshu;
uintflag,flag1,flag2;
uinttimeh,timel,distance;
ucharanjian,aj;
ucharcodeled[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x89,0xbf};//无小数点0~9
ucharbuff[10];
voiddelay（uintz）
{
uchari;
while（z--）
{
for（i=110;i>0;i--）;
}
}
voiddelayus（）
{
uchari;
for（i=8;i>0;i--）
{
T=!
T;
nop;
nop;
nop;
nop;
nop;
nop;
nop;
nop;
nop;
}
}
voidLEDDisplay（uinti,uintj,uintk,uintm）
{
shu4=0;shu3=1;shu2=1;shu1=1;//百位部分
P0=led[i];
delay
（2）;
shu4=1;
shu4=1;shu3=0;shu2=1;shu1=1;//十位部分
P0=led[j];
delay
（2）;
shu3=1;
shu4=1;shu3=1;shu2=0;shu1=1;//个位部分
P0=led[k]+0x80;
delay
（2）;
shu2=1;
shu4=1;shu3=1;shu2=1;shu1=0;//小数部分
P0=led[m];
delay
（2）;
shu1=1;
}
voiddisplay（uintdat）
{
bai=dat/1000;
shi=dat%1000/100;
ge=dat%1000%100/10;
xiaoshu=dat%1000%100%10;
if（（dat>100）&（dat<4000））
{
LEDDisplay（bai,shi,ge,xiaoshu）;
}
elseif（dat<=100）
{
LEDDisplay（0,0,0,0）;
}
else
{
LEDDisplay（10,10,10,10）;
}
}
voidFS（）
{
floattemp;
TH0=0;
TL0=0;//清定时
TR0=1;//开定时
delayus（）;
T=1;
delay
（1）;
EX0=1;//开中断
if（flag==1）//中断标志位置,说明有回波
{
temp=timeh*256+timel;//以下为路程计算
temp=temp*0.017;
distance=（uint）（temp*10）;
}
}
voidkeycan（）
{
{
delay（10）;
{
flag=1;
EX0=1;
//flag2=0;
}
}
}
voidinit（）
{
TMOD=0X01;
TH0=0;
TL0=0;
EA=1;
IT0=1;
}
voidmain（）
{
init（）;
flag2=100;
while（flag2>=1）
{
LEDDisplay（11,11,11,11）;
keycan（）;
flag2--;
}
while
（1）
{
FS（）;
keycan（）;
display（distance）;
if（distance<130&&flag==1）
{
beep=0;
delay（50）;
beep=1;
while
（1）
{
LEDDisplay（8,8,8,8）;
if（k1==0）break;
}
}
}
}
voidTime（）interrupt0
{
uinttmp;
TR0=0;//关定时器
ET0=0;//关外部中断
tmp=TH0*256+TL0;//读取定时器的值
if（（tmp>0）&&（tmp<65536））//判断是否超出范围,此设置的范围为到米
{
timeh=TH0;//把计时值放入缓冲
timel=TL0;
}
else//超出范围则重新测量
{
timeh=0;
timel=0;
}
}
6.3PCB板及成果展示
第7章实习总结
7.1实习总结
经过两周的实训时间，我付出了什么？
收获了什么？
我反复地回忆，反复地总结，思路终于慢慢清晰。
绘制原理图和PCB板图是制作PCB板的前期准备，也是制板成功与否的关键所在。
在绘图前，我们小组进行了明确分工，并分析了原理图和PCB图的绘制思路和绘图中应该注意的问题。
此次实训，除了制图由小组完成外，张艳阳老师还在课堂上悉心指导我们，带我们走出DXP软件的应用误区。
在绘图过程中，我们也面临许多问题，比如缺乏系统的制图经验，思路凌乱，再加上对软件的各项功能还不熟练，因此制图进度比较缓慢，所绘图也在不断的修改和校正。
PCB制图是一项最为繁琐，最为考验人耐力的环节，需要我们耐心而细心地完成每一个步骤。
查找原理图中所需元件一直是我的弱项，尽管查找步骤正确，但是每个环节总会出纰漏，因此而延误绘图时间。
再者，原理图中有些所需元件在元件课中查找不到，还需自己生成原理图库，创建新元件。
创建新元件是一个非常容易出错的地方，需注意元件大小、编辑生成注释和标注引脚等，其中任何一环节出错，都会造成新元件不可用。
随后，我们还要按照方案要求生成封装库，每个元件都要对应封装，才能导入PCB文件中去。
最后，最为繁琐的就是绘制PCB图，层的设置、层颜色的设置、导入元件和元件布局、规则设置和布线以及PCB文件的后期处理等环节都有严格的要求，布线要适配电器规则，要有实用性。
通过两周的制图，我们对DXP制图软件有了较为深入的了解，培养了良好的学习习惯和更加坚定了毅力。
7.2谈谈你对这次实习的感受
PCB制板过程虽然只有短暂的一天，但是却给我留下了深刻的印象。
一天中，除了午休时间，白天我们一直呆在实训楼，时时刻刻期待着自己的板子完美出炉。
我们的制板实训一直由谢海明老师带，他虽然表达能力不是很强，但是他一直在一心一意地教我们各个环节的制板知识和注意事项，即使感冒了也始终坚持带我们完成制板，因此感动了我们所有人。
我们用笔记本记录着每一个细节，不懂的地方虚心的询问老师。
在实训室站了一天，感觉非常累，但是想着即将出炉的实训成果，心里又异常地舒坦。
付出了太多，方知收获的不易。
制板的每一个环节，我都悉心地呵护着它，生拍出问题。
最后，经过三周不懈努力的PCB板完成了，裁板后用砂纸细细地打磨边沿，看着如此方正、纯洁美丽的PCB板，心里悬着的石头终于是落了地，长长地舒了口气，再回寝室的路上和朋友侃的都是它。
实训结束了，感慨很多，纵然付出了很多，我也收获了一句“痛快！
”。
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