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1、设计出超声波测距的硬件结构电路。
2、对设计的电路进行分析能够产生超声波，实现超声波的发送与接收，从而实现利用超声波方法测量物体间的距离。
3、对设计的电路进行分析。
4、数码管显示测量距离。
3、设计内容：
1、了解超声波测距原理
2、根据超声波测距原理，设计超声波测距离的硬件结构电路
四、设计成果形式：
1、设计说明书一份（不少于4000字）；
2、样品一套。
五．完成期限：
2013年7月5日
2013年7月5日
摘要
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、物体厚度等的测量。
也有很多方法可以测量，这里用超声波设计一个测距器，实现距离的测量。
本设计采用以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。
整个电路采用模块化设计，由主程序、预置子程序、发射子程序、接收子程序、显示子程序等模块组成。
各探头的信号经单片
机综合分析处理，实现超声波测距仪的各种功能。
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。
1、基本部分
测量时与被测物体无直接接触，能够清晰、稳定的显示测量结果。
2、发挥部分
可以根据温度的不同，导致的速度的不同，用不同的速度测量距离。
摘要：
本文介绍了基于AT89C52单片机的超声波测距器。
通过DS18B20数字温度测量仪测出当前的室温，送入单片机，单片机经过对比，进而得出用哪个档进行测量，单片机和发射电路发射出超声波，超声波遇到障碍物，反射回来，在经过接收电路接收，送入单片机，单片机经过计算，得出距离，并在数码管上显示出距离。
测量精度高达±
0.5%，并且显示稳定的4位有效数字。
不仅测量简便，读数直观，且测量精度、分辨率较高。
关键字：
单片机、AT89C52、DS18B20、测距
目录
第一章绪论
1.1概论……………………………………………………
1.2…………………………………………………………
1.3…………………………………………………………
第二章整体的设计方案
2.1超声波测距原理………………………………………
2.2超声波测距器系统设计原理框图……………………
第三章硬件设计
3.1超声波测距模块……………………………………
3.2超声波测距系统的电路设计…………………………
3.3超声波发射电路………………………………………
3.4超声波接收电路………………………………………
第四章软件设计
4.1超声波测距仪主程序流图……………………………
4.2超声波测距系统软件设计……………………………
4.3控制程序………………………………………………
第五章实验调试作品与实验心得
参考文献………………………………………
附录1……………………………………………………
1.1概论
随着科技的发展，人们生活水平的提高，城市发展建设加快，城市给排水系统也有较大发展，其状况不断改善。
但是，由于历史原因合成时间住的许多不可预见因素，城市给排水系统，特别是排水系统往往落后于城市建设。
因此，经常出现开挖已经建设好的建筑设施来改造排水系统的现象。
城市污水给人们带来了困扰，因此箱涵的排污疏通对大城市给排水系统污水处理，人们生活舒适显得非常重要。
而设计研制箱涵排水疏通移动机器人的自动控制系统，保证机器人在箱涵中自由排污疏通，是箱涵排污疏通机器人的设计研制的核心部分。
控制系统核心部分就是超声波测距仪的研制。
因此，设计好的超声波测距仪就显得非常重要了。
这就是我设计超声波测距仪的意义。
1.2
超声波是一门以物理、电子、机械、以及材料科学为基础的、各行各业都要使用的通用技术之一。
该技术在国民经济中，对提高产品质量，保障生产安全和设备安全运作，降低生产成本，提高生产效率特别具有潜在能力。
因此，我国对超声波的研究特别活跃。
超声技术是通过超声波的产生、传播以及接收的物理过程完成的。
超声波具有聚束、定向及反射、投射等特性。
1.3
按超声波振动辐射大小不同大致可以分为：
用超声波使物体或物性变化的功率应用，称之为功率超声；
用超声波获取信息，称为检测超声。
超声波是听觉阈值之外的振动，其频率范围在104——1012Hz，其中通常的频率大约在104——310×
6之间。
超声波在超声场（被超声波充满的范围）传播时，如果超声波的波长与超声场相比，超声场很大，超声波就像处在一种无限的介质中，超声波自由地向外扩散；
反之，如果超声波的波长与相邻介质的尺寸相近，则超声波受到界面限制不能自由的向外扩散。
2.1超声波测距原理
我们知道，由于超声波指向性强，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。
利用超声波检测距离设计比较方便，计算处理也较简单，并且在测量精度方面也能达到日常使用的要求。
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。
温度（C）
-30
-20
-10
10
20
30
100
声速（m/s）
313
319
325
323
338
344
349
386
2.2超声波测距器系统设计原理框图
AT89C51单片机作为主控制器，用动态扫描法实现LED数字显示，超声波驱动信号用单片机的定时器完成。
超声波测距器系统设计框图如图
第三章硬件电路设计
硬件电路主要分为单片机系统及显示电路、超生波发射电路和超
声波检测接收电路三部分。
3.1超声波测距模块
（1）可用作应用系统的测距模块。
因为它是串口TTL电平输出的，而且尺寸小巧3cmx5cm.可应用在倒车雷达、机器人避障、液位检测、入侵报警、距离测量等产品中。
板上留有安装孔；
左右各有一排插针孔，以备插到应用板上。
（2）使用了C51兼容单片机。
低成本的超声波流量计、超声波液位计、雷达液位计、农业机械自动化等应用的实用模块。
技术参数：
模块尺寸：
33x45mm2
对外接口定义：
（信号输出脚是第3脚TX，5V左右的TTL电平，可接应用系统单片机RX
引脚）。
串口传输协议：
9600，N，8，1
数据格式：
每个距离数据输出占用4个字节。
前两个为固定值0xff，0xaa；
后两个为距离值，先是低字节，后是高字节，单位为厘米。
基本工作原理：
1、采用IO口TRIG触发测距，给至少10us的高电平信号;
2、模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回；
3、有信号返回，通过IO口ECHO输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。
4、测试距离=（高电平时间*声速（340M/S））/2;
（3）超声波测距实物图如图：
3.2超声波测距系统的电路设计
单片机采用AT89S52系统用12MHz高精度晶振得到较为稳定的时钟频率以减小测量误差。
用单片机P1.0端口输出40kHz方波信号利用外中断0检测接收返回的超声波信号显示电路采用常用的七段数码管。
超声波发射采用推免形式将P1.0端口发出的方波信号加到超声波换能器两段以提高超声波发射的强度。
发射电路主要由74LS04和超声波换能器构成用单片机P1.0端口输出40kHz方波信号一路经一路反向送到超声波换能器的另一个电极。
超声波接收采用的是常用于电视机红外遥控接收器的芯片CX20106A。
考虑到红外遥控常用的载波频率38kHz于测距超声波40kHz较为接近可以利用它作为超声波检测电路。
实验证明其具有很高的灵敏度和较强的抗干扰能力。
适当改变超声波接收探头两端电容的大小，可以改变接收电路的灵敏度和抗干扰能力。
3.3超声波发射电路
超声波发射的串联谐振频率有两个，一个是40khz，一个是51khz；
其对应的阻抗分别为：
1.27kΩ和381Ω由单片机产生40KHz的方波，并通过单片机的P1.0口接到CD4069，而后面的CD4069则对40KHz频率信号进行调理，以使超声波传感器产生谐振。
3.4超声波接收电路
当超声波接收头收到发射信号时，便通过CX20106进行前置放大、限幅放大、带通滤波、峰值检波和比较、积分及施密特触发比较得到解调处理后的信号。
7脚为信号输出口，没收到信号时为高电平，收到后变为低电平，之后又恢复高电平。
该系统的信号产生与数据处理传送部分由AT89s52单片机主控芯片方波信号产生中断程序定时器计时低电平检测数码管显示程序设计。
4.1超声波测距仪主程序流图
4.2超声波测距系统软件设计
超声波测距仪的软件设计主要由主程序、超声波发生子程序、超声波接收中断程序及显示子程序组成。
我们知道C语言程序有利于实现较复杂的算法，汇编语言程序则具有较高的效率且容易精细计算程序运行的时间，而超声波测距仪的程序既有较复杂的计算计算距离又要求精细计算程序运行时间超声波测距时。
第五章实验调试作品与实验心得
5.1成品
5.2实验心得体会
通过本次实验，我们掌握了超声波测距器的原理和其硬件点电路结构，也使得动手能力和团队协作能力得到了充分的提高，对单片机的原理和开发过程有了一个系统的理解。
通过这次课程设计更加深了我对C51单片机应用设计的了解，相当于又重新复习了一遍课本，对课本的知识更加巩固。
对于理解与编辑程序又有了很大的进步，这说明只要我们多用时间去理解收获的知识就会很多，知识时积累起来的，遇到不懂就要多问老师或同学，多与人交流学的知识也就会更广泛。
第6章参考文献
1.丁元杰.单片微机原理及应用[M].北京：
机械工业出版社，1996;
2.王田苗.嵌入式系统设计与实例开发北京：
清华大学出版社2005
3.李法春.C51单片机应用设计与技能训练北京：
电子工业出版社
4.楼然苗.单片机课程设计指导北京航空航天大学出版社2007
5.薛丽芳.汪卉，彦文俊.基于超声波的距离测量【J】自动化与仪表，2007
6.何立民.单片机应用技术选编[M].北京：
北京航空航天大学出版社，1996
7.苏伟.巩壁建.超声波测距误差分析[J].传感器技术，2004
单片机课程设计与制作成绩评定表
学号：
姓名：
项目
评语内容
评定等级
设计
表现
（20%）
基本要求评价：
掌握基础理论，设计过程中的学习态度，文献查阅能力，设计思路可行性能力评价设计任务量、设计过程中参与情况
A
B
C
D
E
说明书
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调试过程中运用理论分析与解决问题的能力；
报告格式规范性、全面性、逻辑性、表达能力综合评价
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