【正文】 中文摘要本論文比較詳細(xì)介紹了一種基于單片機(jī)的超聲測(cè)距設(shè)計(jì)系統(tǒng)，可以用于智能停車場(chǎng)作為車位是否有車的傳感器。該系統(tǒng)是以空氣中超聲波的傳播速度為確定條件，利用發(fā)射超聲波與反射回波時(shí)間差來測(cè)量待測(cè)距離。本系統(tǒng)的安裝和使用較方便，價(jià)格便宜，并可與無線測(cè)控系統(tǒng)配合使用，有非常廣闊的應(yīng)用前景。本文的超聲波測(cè)距儀主要是依據(jù)智能停車場(chǎng)來設(shè)計(jì)，但也可以稍加改動(dòng)用于其他用途。超聲測(cè)距儀的設(shè)計(jì)原理是以得到更好的系統(tǒng)性能為目的的。為達(dá)到不同的測(cè)距范圍，單片機(jī)可以根據(jù)軟件來設(shè)置遠(yuǎn)近兩種發(fā)射模式，即近距離測(cè)量時(shí)使用8個(gè)脈沖串，遠(yuǎn)距離測(cè)量時(shí)使用32個(gè)脈沖串來增強(qiáng)回波信號(hào)，根據(jù)回波信號(hào)特點(diǎn)來得到了最佳接收機(jī)的組成。論文簡單講述了超聲波檢測(cè)的發(fā)展和原理，介紹超聲傳感器的工作原理及特性，并對(duì)于影響測(cè)距系統(tǒng)的一些主要參數(shù)進(jìn)行了說明。在介紹超聲測(cè)距系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上，提出了系統(tǒng)的總體構(gòu)成。針對(duì)測(cè)距系統(tǒng)發(fā)射、接收、檢測(cè)、顯示部分的總體設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了論證。介紹了AT89S51單片機(jī)在系統(tǒng)中的應(yīng)用，分析了系統(tǒng)各部分的硬件及軟件實(shí)現(xiàn)。最后測(cè)距儀進(jìn)行驗(yàn)證。各主要技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。該測(cè)距儀對(duì)室內(nèi)停車場(chǎng)有限范圍的距離測(cè)量具有較高的精度和可靠性，最后文中分析了誤差產(chǎn)生的原因及如何對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行完善提出了一些改進(jìn)建議。關(guān)鍵詞:超聲波。智能停車。超聲傳感器。超聲測(cè)距。單片機(jī)ABSTRACTThe thesis introduces a kind of ultrasonic distance meter System in detail based on can be used as smart car parking sensors. The system could measure certain distance with the time between transmit wave and reflected wave on condition in which the speed of transmitting wave is is easy to be installed and applied,low in price and capable of being used in bination with telemetering telecontrol system and has extensive application prospects.This ultrasonic range finder in the article is mainly designed based on the smart parking, but it may also be modified for other scheme of each part is designed to acquire better performance of the ultrasonic range finder. In order to meet the different distance range,it arranges two transmitting modes in accordence with software in mieroeontroller:high gain reflceted wave to far mode with thirty two Pulses, while low gain reflceted wave to near mode with eight get optimum receiver that is based on the characters of the receiving waves.This paper summarizes the development and foundational principle of ultrasonic detection. Then it presents the working mechanization and charaeters of ultrasonic sensor. At the same time, it discusses a number of main technical , it proposes the whole structure of the system by introducing the function of ultrasonic distance then the transmission, receive, detection, display seheme of this distance meter system is brought out. Special after the application of AT89S51 microcontroller, it analyzes the hard ware and software realization of each part in this system.Finally the main technical indexes meet the design is proved by experiments that the design of the ultrasonic range finder provided with high aceuracy and reliability in the smart parking station the end,thefurther measures of modification are presented.Key Words: Ultrasonic wave。smart car parking。Ultrasonic sensor。Ultrasonic distance measurement system。Signal chip puter.目 錄第一章 緒 論 1 1 5 5第二章 超聲測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 7 7 10 13 14 16 16 16 16 17 17 19第三章超聲波測(cè)距儀硬件設(shè)計(jì) 21 21 21 22 23 25 26 28 30 顯示模塊 31 32 32 34 34第四章 超聲波測(cè)距儀軟件設(shè)計(jì) 35 35 軟件設(shè)計(jì)原理 35 36 36 39 39 39 42 42 43 44 45第五章 結(jié)束語 47附錄 超聲波測(cè)距探測(cè)器設(shè)計(jì)電路圖 48參考文獻(xiàn) I致 謝 I第一章 緒 論社會(huì)在進(jìn)步，隨著經(jīng)濟(jì)生活的發(fā)展，隨著人們生活水平的提高，在當(dāng)今社會(huì)，車輛已經(jīng)逐漸成為了人們?nèi)粘Ｉ钪兄陵P(guān)重要的一部分，我們知道我們?cè)絹碓诫x不開汽車了，以車代步已經(jīng)成為生活的一部分。關(guān)于汽車的各種新技術(shù)也層出不窮，但是放眼望去，絕大多數(shù)的廠家和研究機(jī)構(gòu)的研究方向過多的集中在了設(shè)備本來已經(jīng)相當(dāng)高級(jí)的車上。而在平日的生活當(dāng)中我經(jīng)常會(huì)遇到這樣的問題，如來到一個(gè)大型的停車場(chǎng)，要來購物或者有非常著急的事情，但是卻往往找不到要停車的位置。然而現(xiàn)在通常在有的有顯示空車位停車場(chǎng)當(dāng)中又不能智能引導(dǎo)汽車走到空著的車位。在這種特殊的情況下，有通常會(huì)發(fā)生各種各樣棘手問題而束手無策，譬如：有很多車會(huì)堵在停車場(chǎng)門口處，又譬如浪費(fèi)了很長時(shí)間找到車位又被其他車輛所占據(jù)，會(huì)導(dǎo)致打架的事情，直接導(dǎo)致家用車貨車的擱淺，引起極大的不便。再如長時(shí)間駕駛后在沒有需要的停車位置的情況下停車休息，由于極度疲勞導(dǎo)致的貴重錢物丟失現(xiàn)象以及大型長途貨車在停車場(chǎng)門口馬路很窄的情況下由于很多待于停車的車輛堵車引起的倒車不便等等。針對(duì)這些具體而實(shí)際的問題提出解決方案，節(jié)約資源時(shí)間，所以我們做一個(gè)智能車輛引導(dǎo)系統(tǒng)更具有現(xiàn)實(shí)意義。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展，測(cè)距與識(shí)別問題在工業(yè)中變得十分重要。例如，傳統(tǒng)的如鋼卷尺接觸式測(cè)量儀器在測(cè)量一定距離時(shí)，這種儀器對(duì)高于3m的頂板安設(shè)困難，且測(cè)量不準(zhǔn)確。對(duì)于橫向變形量的測(cè)量，若安設(shè)于兩側(cè)之間，則妨礙人、車來往，如果不固定安設(shè)裝，則測(cè)量精度很低，難以監(jiān)測(cè)微小變形。在自動(dòng)化裝配、檢測(cè)、分類、加工與運(yùn)輸?shù)冗^程中，要對(duì)隨意放置的工件進(jìn)行作業(yè)，這就必須對(duì)工件的位置、形狀、姿勢(shì)、種類自動(dòng)地進(jìn)行判別，尤其在在工件運(yùn)輸過程中進(jìn)行識(shí)別，則問題更為復(fù)雜與困難，因此人們急切需要各種非接觸式的測(cè)距儀。我們目前的非接觸式測(cè)距儀常采用超聲波、激光和雷達(dá)，紅外線等。但激光和雷達(dá)測(cè)距儀造價(jià)偏高，紅外線測(cè)量距離又太短，不利于廣泛的普及應(yīng)用，在某些應(yīng)用領(lǐng)域有其局限性，相比之下，超聲波方法具有明顯突出的優(yōu)點(diǎn):，超聲波的傳播速度僅為光波的百萬分之一，并且指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，因此可以直接測(cè)量較近目標(biāo)的距離，很合適。，是玻璃或其他透明物質(zhì)制的。超聲波對(duì)色彩、光照度不敏感，可適用于識(shí)別透明、半透明及漫反射差的物體(如玻璃、拋光體)。，超聲波對(duì)外界光線和電磁場(chǎng)不敏感，可用于黑暗、有灰塵或煙霧、電磁干擾強(qiáng)、有毒等惡劣環(huán)境中。、體積小、費(fèi)用低、信息處理簡單可靠，易于小型化與集成化，并且可以進(jìn)行實(shí)時(shí)控制[1]。因此，超聲波方法作為非接觸檢測(cè)和識(shí)別的手段，已越來越引起人們的重視。在機(jī)器人避障、導(dǎo)航系統(tǒng)、機(jī)械加工自動(dòng)化裝配及檢測(cè)、自動(dòng)測(cè)距、無損檢測(cè)、超聲定位、汽車倒車、工業(yè)測(cè)井、水庫液位測(cè)量等方面已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用[2]。智能車輛引導(dǎo)系統(tǒng)是近年來隨著汽車在生活中的普及而發(fā)展起來的一個(gè)研究熱點(diǎn)。有效的車輛探測(cè)裝置對(duì)智能車輛引導(dǎo)系統(tǒng)的后續(xù)設(shè)計(jì)起著至關(guān)重要的作用。超聲傳感器是一種將其他形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)樗桀l率的超聲能或是把超聲能轉(zhuǎn)變同頻率的其他形式的能的器件。超聲檢測(cè)的原理主要是利用超聲波作為載體，即通過超聲在媒質(zhì)中的傳播、散射、吸收、波形轉(zhuǎn)換等，提取反映媒質(zhì)木身特性或內(nèi)部結(jié)構(gòu)的信息，達(dá)到檢測(cè)媒質(zhì)性質(zhì)、物體形狀或幾何尺寸、內(nèi)部缺陷或結(jié)構(gòu)的目的。我國無損檢測(cè)技術(shù)是從無到有，從低級(jí)階段逐漸發(fā)展到應(yīng)用普及的現(xiàn)階段水平。超聲波檢測(cè)儀器的研制生產(chǎn)，也大致按此規(guī)律發(fā)展變化[6]。五十年代，我國開始從國外引進(jìn)超聲波儀器，多是笨重的電子管式儀器。如英國的UCT2超聲波檢測(cè)儀，重達(dá)24Kg，各單位積極開展試驗(yàn)研究工作，在一些工程檢測(cè)中取得了較好的效果。五十年代末六十年代初，國內(nèi)科研單位進(jìn)口了波蘭產(chǎn)超聲儀，并進(jìn)行仿制生產(chǎn)。隨后，上海同濟(jì)大學(xué)研制出CTS一10型非金屬超聲檢測(cè)儀，也是電子管式，儀器重約20Kg，該儀器性能穩(wěn)定，波形清晰。但當(dāng)時(shí)這種儀器只有個(gè)別科研單位使用，建工部門使用不多。直至七十年代中期，因無損檢測(cè)技術(shù)仍處于試驗(yàn)階段，未推廣普及，所以儀器沒有多大發(fā)展，仍使用電子管式的UCT2，CTS一10型儀器。1976年，國家建委科技司主持召開全國建筑工程檢測(cè)技術(shù)交流會(huì)后，國家建委將混凝土無損檢測(cè)技術(shù)列為重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目，組織全國6個(gè)單位協(xié)作攻關(guān)。從此，無損檢測(cè)技術(shù)開始進(jìn)入有計(jì)劃，有目的的研究階段。隨著電子工業(yè)的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體元件逐漸代替了電子管器件，更有利于無損檢測(cè)技術(shù)的推廣普及。如羅馬尼亞N2701型超聲波測(cè)試儀，是由晶體管分立元件組成，具有波形和數(shù)碼顯示，儀器重量10Kg。七十年代， 。1978年10月，中國建筑科學(xué)院研制出JC2型便攜式超聲波檢測(cè)儀。該儀器采用TTL線路，數(shù)碼顯示，儀器重量為5Kg。同期研制出的超聲檢測(cè)儀器還有SC2型，CTS25型，SYC2型超聲波檢測(cè)儀。從此，我國有