【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 題 目 超聲波測(cè)距儀設(shè)計(jì) 數(shù)碼管顯示 目 錄 ii 摘 要 隨著科學(xué)技術(shù) 腳步 的快速 前進(jìn) ，超聲波 憑借著其 方向性好 、 穿透能力強(qiáng) 、 能夠傳遞信息 、 易于獲得較集中 的 聲能 及 在水中傳播距離遠(yuǎn) 等特點(diǎn)， 在 醫(yī)學(xué)、軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)上 的 應(yīng)用 中 越來越 廣泛 。但就目前技術(shù)水平來說，人們 對(duì)超聲波 技術(shù) 的利用 還十分有限， 例如超聲波在測(cè)距儀方面的應(yīng)用 。 本 論文 詳細(xì)介紹了超聲波 測(cè)距 的 工作 原理 與組成 ，以及 STC89C52 單片機(jī)的性能和特點(diǎn)，并在分析了超聲波測(cè)距 原理的基礎(chǔ)上，指出了設(shè)計(jì) 超聲波 測(cè)距系統(tǒng)的思路和所需 要 考慮的問題，給出了以 STC89C52 單片機(jī)為核心 、數(shù)碼管 顯示 的 超聲波測(cè)距儀的硬件電路和軟件設(shè)計(jì)方法。 該系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)合 理、性能良好、檢測(cè)速度快、計(jì)算簡單、易于控制 。 本課題的研究與設(shè)計(jì)， 不僅 進(jìn)一步 提高 了我 的電路設(shè)計(jì)水平 和程序編程能力 ， 同時(shí)也加深了我 對(duì)單片機(jī)的理解和應(yīng)用。 本課題所設(shè)計(jì)的超聲波測(cè) 距 儀可以很 方便 的實(shí)現(xiàn) 距 離 的采集和顯示，使用起來相當(dāng)方便 ， 適合于我們?nèi)粘Ｉ詈凸まr(nóng)業(yè)的 距離 測(cè)量 ，也可以作為 距離 處理模塊嵌入其他系統(tǒng)中，作為其它系統(tǒng)的輔助擴(kuò)展。 關(guān)鍵詞 ：超聲波 超聲波測(cè)距儀 STC89C52 目錄 目 錄 第一章 緒論 … ..………… …………… …………………… ……………………… .…… 1 課題選題意義 …………… ……………………… … … … ..……… .………………… 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ………… … …… ………………… ………… … ...………………… 1 設(shè)計(jì)主要工作 ……… …… ……… …………… …… …… …… …………… … ...…… 1 第二章 硬件設(shè)計(jì) ..…… … ……… ……………… …………………… …………… .…… 3 系統(tǒng)組成 ……… ..…………… ...…………… ………………… … .… .……………… 3 系統(tǒng)原理框圖 …………… … ...……… ………………… … ...………………… .… ..3 超聲波測(cè)距儀的工作原理 …… .… ………………… … ……… .……………… .… 3 單片機(jī) 最小系統(tǒng) ………… … .……………… .…… …………… … .…… …………… 4 數(shù)碼管顯示電路 ………… ………………… .… ……………… … … ………… .…… 5 數(shù)碼管簡介 ………………… .… ………………… ……… ……………… ..…… .… 5 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示原理 ………………… .… ………………… … …… ………… .… 5 HCSR04 超聲波測(cè)距模塊硬件設(shè)計(jì) …… … …………………… … …… .……… ..… 6 HCSR04 簡介 …………… .… ………………… ……… ………………… …… .… .6 超聲波發(fā)射電路 ………………… … …………………… … …… …… … …… … ....6 超聲波接收電路 ………………… … …………… ……… … …… …… … …… … ....7 第三章 軟件設(shè)計(jì) ……… … ..……………… ……………… …………………… … …… 7 數(shù)碼管軟件設(shè)計(jì) .………………………… … .……… ………………… ……… … … 7 HCSR04 超聲波測(cè)距模塊軟件設(shè)計(jì) ………………… …………… …… ……… .… 9 主程序設(shè)計(jì) ……… … ………… .……… ……… …… ………………………… … … 10 第四章 總結(jié) … ..……………………………… .…… ……… ……………… .…… ..… … 11 本文工作總結(jié) … …………………………… ..…… ………………… … .… … .…… .11 存在不足 ……………………… ...…………… .… .… ………………… … ....……… 11 參考文獻(xiàn) ……………………… ………………… ……… ..… ……………………… …… 12 致謝 ………………………………………… ………… ……………………… ..………… 13 附錄 一 ………………………………………………… ..……………………… ..……… 14 附錄 二 ………………………………………………… ..……………………… ..……… 17 福建電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)論文 1 第一章 緒論 課題選題意義 在我們的現(xiàn)實(shí)生活中，一些傳統(tǒng)的距離 測(cè)量方式在某些特殊場(chǎng)合存在著很多的缺陷，可用性不高。比如，傳統(tǒng)的 液面測(cè)量 是采用 電極法中的 差位分布電極， 它是 通過給電或脈沖 來 檢測(cè)液面， 但是由于 電 極長期浸泡在水中或其它液體中，極易被腐蝕、電解，從而失去靈敏性，為了更好的進(jìn)行液面測(cè)量人們研制出了 利用超聲波 進(jìn)行液面測(cè)量 從而彌補(bǔ)了傳統(tǒng)測(cè)量的不足 。 但 由于目前市面上常見的超聲波測(cè)距系統(tǒng)不僅價(jià)格昂貴、體積過大且精度也 不 高等因素，使得超聲波測(cè)距儀在一些中小規(guī)模的應(yīng)用領(lǐng)域中難以得到廣泛的應(yīng)用。為解決這一系列難題，本文設(shè)計(jì)了一款基于 STC89C52 單片機(jī)的低成本、微型化 、具有較 強(qiáng)的適應(yīng)能力 且 易控制、工作可靠、測(cè)距準(zhǔn)確度高、可讀性強(qiáng)和流程清晰等優(yōu)點(diǎn) 的 超聲波測(cè)距儀。 因此，設(shè)計(jì)好的超聲波測(cè)距儀就顯得非常重要了。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 由古至今人們測(cè)量距離的方法有很多，曾經(jīng)有人做過一個(gè)著名的實(shí)驗(yàn)：利用石頭往下掉 做自由落體運(yùn)動(dòng) 的原理來測(cè)量井的深度 ； 也有人利用腳的跨度來測(cè)量物體的大概距離 ；經(jīng)驗(yàn)豐富的人還可憑借經(jīng)驗(yàn)用目測(cè)法來測(cè)量距離。 隨著社會(huì)不斷的發(fā)展，人們開始使用 各種 尺子、數(shù)學(xué)方法 等 來測(cè)量距離。 如今，隨著技術(shù)要求不斷的提高，我們 對(duì) 距離的測(cè)量精度要求越來越高 ，人們開始采用 激光、渦流和無線電 測(cè)距等方法。由于外界光及電磁場(chǎng)等因素的影響，人們開始尋找一種更好的距離測(cè)量方式即利用超聲波測(cè)距。 我國 從五十年代起對(duì)超聲波測(cè)距進(jìn)行了較多的研究，并 且 取得了 巨大 的成果。近年來由于電子技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，使得原來非常復(fù)雜的超聲物位測(cè)量儀的設(shè)計(jì)有了大幅簡化的可能， 為了研究和利用超聲波，人們已經(jīng)設(shè)計(jì)和制成了許多超聲波發(fā)生器?？傮w上講，超聲波發(fā)生器可以分為兩大類：一類是用電氣方式產(chǎn)生超聲波，一類是用機(jī)械方式產(chǎn)生超聲波。電氣方式包括壓電型、磁致伸縮型和電動(dòng)型等；機(jī)械方式有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。它 們所產(chǎn)生的超聲波的頻率、功率和聲波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前較為常用的是壓電式超聲波發(fā)生器。 如采用 zilog 公司的 z86E08 單片機(jī)控制的超聲波測(cè)距數(shù)顯裝置，以 8098單片機(jī)為核心的智能物位測(cè)量儀等，從而使得超聲物位測(cè)量儀的應(yīng)用得到更多的普及。 近年來超聲測(cè)試技術(shù)已明顯表現(xiàn)出下列趨向 : 由定性的判斷缺陷的有無而發(fā)展為對(duì)缺陷的位置、大小、形狀、性質(zhì)進(jìn)行定量判斷，并且利用各種成像技術(shù)直接顯示缺陷的二維、三維圖像 。 向在線自動(dòng)檢測(cè)和儀器的智能化發(fā)展，其中非接觸超聲測(cè)試技術(shù)取 得突破進(jìn)展 。 超聲測(cè)試技術(shù)和材料的物性評(píng)價(jià)相結(jié)合，材料的設(shè)計(jì)、加工和工程應(yīng)用迅速發(fā)展 設(shè)計(jì)主要工作 福建電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)論文 2 本次 設(shè)計(jì) 超聲波測(cè)量儀是 利用 STC89C52 單片機(jī) 編程產(chǎn)生頻率為 40kHz 的方波，經(jīng)過發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路放大，使超聲波傳感器發(fā)射端震蕩，發(fā)射超聲波 。 同時(shí)