【正文】 電子信息工程系畢業(yè)論文 課題： 超聲波測距與顯示系統(tǒng)設(shè)計 專題： 溫度補償專題 專 業(yè) 電 子 信 息 工 程 技術(shù) 學(xué) 生 姓 名 班 級 10 電信 2 學(xué) 號 指 導(dǎo) 教 師 完 成 日 期 電子信息工程系畢業(yè)論文 I 摘 要 超聲波具有指向性強，能量消耗慢，傳播距離較遠等優(yōu)點，所以在利用傳感器技術(shù)和自動控制技術(shù)相結(jié)合的測距方案中，超聲波測距是目前應(yīng)用最普遍的一種。它廣泛應(yīng)用于建筑施工，防盜，倒車，水位測量以及一些工業(yè)現(xiàn)場 。 本設(shè)計采用以 STC89C52 單片機為核心的超聲波測距 的硬件電路和軟件設(shè)計方法。整個電路采用模塊化設(shè)計，由主程序、預(yù)置子程序、發(fā)射子程序、接受子程序、顯示子程序、語音播報子程序等模塊組成。發(fā)射模塊發(fā)射超聲波，接受模塊接受回波，單片機計算距離，顯示測量結(jié)果。 換能器 的信號經(jīng)單片機綜合分析處理，實現(xiàn)超聲波測距儀的各種功能。在此基礎(chǔ)上設(shè)計了系統(tǒng)的總體方案，最后通過硬件和軟件實現(xiàn)了各個功能模塊。 電子信息工程系畢業(yè)論文 II Abstract Ultrasonic has directivity is strong, energy consumption is slow, propagation distance etc, so the use of sensor technology and automatic control technology bination of ranging scheme, ultrasonic ranging is the application of the most mon one. It is widely used in construction, guard against theft, backing, water level measurement and some industrial field. This design USES the STC89C52 with singlechip microputer as the core of the ultrasonic ranging hardware circuit and software design method. The whole circuit adopts modular design, the main program, preset subroutine, emission subroutine, accept subroutine, display subroutine, voice broadcast subroutine modules, etc. Emission module launch ultrasonic, accept module accept echo, microcontroller calculating distance, display measurement results. Transducer signal by single chip microputer integrated analysis processing, the ultrasonic range finder all sorts of functions. On the basis of the overall scheme of the design of the system, and finally through the hardware and software to realize the function of each module. 電子信息工程系畢業(yè)論文 III 目 錄 摘 要 ............................................................... I Abstract........................................................... II 第一章 緒論 ......................................................... 1 課題設(shè)計目的及意義 ............................................ 1 設(shè)計的目的 ............................................. 1 設(shè)計的意義 ............................................. 1 國內(nèi)外研究動態(tài) ................................................ 1 課題研究的主要內(nèi)容 ............................................ 2 第二章 總體方案 ..................................................... 3 方案選擇 ...................................................... 3 超聲波測距儀的設(shè)計思路 ........................................ 3 超聲波測距原理 ......................................... 3 超聲波測距原理框圖 ..................................... 3 元器件選擇 .................................................... 4 第三章 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計 ........................................... 5 STC89C52 單片機的功能及特點 ................................... 5 單片機最小系統(tǒng) ................................................ 8 超聲波測距模塊 ................................................ 9 HCSR04 實物圖 ......................................... 9 主要技術(shù)參數(shù) ........................................... 9 HCSR04 工作原理 ...................................... 10 超聲波發(fā)射電路 ............................................... 10 超聲波接收電路 ............................................... 11 DSB18B20 溫度傳感器 .......................................... 12 實物與引腳定義 ........................................ 12 DS18B20 主要特性 ...................................... 13 語音播報模塊 ................................................. 13 顯示單元 ..................................................... 15 第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 .............................................. 17 超聲波測距的算法設(shè)計 ......................................... 17 主程序流程圖 ................................................. 17 超聲波發(fā)生子程序和超聲波接收中斷程序 ......................... 18 電子信息工程系畢業(yè)論文 IV 語音模塊子程序 ............................................... 20 第五章 溫度補償 .................................................... 20 設(shè)計方案 ..................................................... 22 硬件設(shè)計 ..................................................... 23 溫度采集電路 .......................................... 23 軟件設(shè)計 ..................................................... 24 溫度采集 .............................................. 24 溫度補償設(shè)計及距離計算 ................................ 28 第六章總結(jié) ......................................................... 30 致 謝 ............................................................. 31 參考資料 ........................................................... 32 附錄一 實物圖 ...................................................... 33 附錄二 原理圖 ...................................................... 34 附錄三 源程序 ...................................................... 35 電子信息工程系畢業(yè)論文 1 第一章 緒論 課題設(shè)計目的及意義 設(shè)計的目的 由于超聲測距是一種非接觸檢測技術(shù)，不受光線、被測對象顏色等的影響， 較其它儀器更衛(wèi)生，更耐潮濕、粉塵、高溫、腐蝕氣體等惡劣環(huán)境 ，對于被測物處于黑暗、有灰塵、煙霧、電磁干擾等惡劣環(huán)境有一定的適應(yīng)能力。具有少維護、不污染、高可靠、長壽命等特點。因此可廣泛應(yīng)用于紙業(yè)、礦業(yè)、電廠、化工業(yè)、水處理廠、污水處理廠、農(nóng)業(yè)用水、環(huán)保檢測、食品（酒業(yè)、飲料業(yè)、添加劑、食用油、奶制品）、防汛、水文、明渠、空間定位、公路限高料位測量、車輛自動導(dǎo)航、物體識別與定位、車輛安全行駛輔助系統(tǒng)乃至地形地貌探測等許多領(lǐng)域中?？稍诓煌h(huán)境中進行距離準(zhǔn)確度在線標(biāo)定，可直接用于水、酒、糖、飲料等液位控制，可進行差值設(shè)定，直接顯示各種液位罐的液位、料位高度。 因此，超聲在空 氣中測距在特殊環(huán)境下有較廣泛的應(yīng)用。 利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡單、易 于實現(xiàn)實時控制，并且在測量精度方面能達到工業(yè)實用的指標(biāo)要求。隨著測距的技術(shù)進步，測距 將從具有單純判斷功能發(fā)展到具有學(xué)習(xí)功能，最終發(fā)展到具有創(chuàng)造力。在新的世紀(jì)里，面貌一新的測距儀將發(fā)揮更大的作用。 設(shè)計的意義 生活 中 超聲波測距中的應(yīng)用越來越廣 ， 但 人們可以具體利用的測距技術(shù)還十分有限，因此，這是一個正在蓬勃發(fā)展而又有無限前景的技術(shù)及產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。展望未來，超聲波測距儀作為一種新型的非常重要有用的工具在各方面都將有很大的發(fā) 展空間，它將朝著更加高定位高精度的方向發(fā)展，滿足日益發(fā)展的社會需求， 因此研究超聲波測距系統(tǒng)有著很大的現(xiàn)實意義。對本課題的研究與設(shè)計，還能進一步提高自己的電路設(shè)計水平，深入對單片機的理解和應(yīng)用。 國內(nèi)外研究動態(tài) 國外在提高超聲波測距方面做了大量的研究，國內(nèi)一些學(xué)者也作了相關(guān)的研究。目前超聲波測距方法主要有三種：（ 1）相位檢測法：精度高，但檢測范圍有限；（ 2）聲波幅值檢測法：易受反射波的影響；（ 3）渡越時間法：工作方式簡單，直觀?，F(xiàn)在對超聲波測距的精度主要取決于所測的超聲波傳輸時間和超聲波在介質(zhì)中的傳輸速 度，二者中以傳輸時間的精度影響較大，所以大部分文獻采用降低傳輸時間的不確定度來提高測距精度。溫度對傳感器的影響也很大，因此，需要用溫度傳感器進行校正，目前相位探測法和聲譜輪廓分析法或二者結(jié)合起來的方法是主要的降低探測傳輸不確定度的方法。 電子信息工程系畢業(yè)論文 2 課題研究的主要內(nèi)容 為了實現(xiàn)準(zhǔn)確測出物體之間的距離的目的，設(shè)計了一個超聲波測距的方案。超聲波測距通過發(fā)出超聲波并接收反射回來 的 回波，并通過單片機的計算就可以知道物體的距離。應(yīng)用以下三種技術(shù)： a、單片機技術(shù)： STC89C52 系列的單片機具有體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)較為簡單 ，成本低廉，可以實現(xiàn)一般的控制功能的優(yōu)點。而且單片機更適用應(yīng)用于小型的嵌入式系統(tǒng)，因此它得到了廣