【正文】 在超聲波發(fā)射器兩端輸入 40KHZ 脈沖串，在超聲波內(nèi)部振子中通過脈沖信號，產(chǎn)生機(jī)械波，通過介質(zhì)傳播到需要測量的面，經(jīng)過被側(cè)面返回到接受器進(jìn)行接收，接受到的信號是毫伏級的正弦波信號，通過超聲波從發(fā)送接受所用的時間，即往返時間。 使用在室外的超聲波傳感器應(yīng)該具有很好的密封性，防止雨水和灰塵的進(jìn)入 。醫(yī)療使用的超聲波探頭的溫度比較高 ,需要單獨的制冷設(shè)備。壓電晶片的共振頻率就是工作頻率。 超聲探頭的核心是其塑料外套或者金屬外套中的一塊壓電晶片。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器，習(xí)慣上稱為超聲換能器，或者超聲探頭。 超聲波是一種機(jī)械波 ,振動頻率高于聲波通過改變芯片可以在電壓的激勵下振動 ,它有一個高頻率、波長、衍射現(xiàn)象 ,特別是定向好 ,可以成為射線和定向傳輸?shù)取? 超聲波具有能量消耗慢，傳播距離遠(yuǎn)，并且超聲波回檢的速度快，計算方便。 由于題目要求，本系統(tǒng)的測距模塊采用的是超聲波測距，其他測距方法不做過多說明。 圖 21 超聲波測距 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖 各模塊具體功能如下： (1)測距系統(tǒng)模塊：針對超聲波傳感器設(shè)計的發(fā)送模塊、接收模塊和控制系統(tǒng)共同完成測距功能。 本系統(tǒng)的主要功能是：當(dāng) 系統(tǒng)上點后， 當(dāng) 超聲波傳感器 距離障礙物的距離逐漸減小到小于 設(shè)定的報警距離值的時候 的時候， 系統(tǒng)會發(fā)出報警提示 ，同時在 LED 顯示器上顯示倒車距離。 本次設(shè)計的主要目標(biāo)是通過超聲波傳感器具有近距離測速功能，實現(xiàn)了當(dāng)傳感器 靠近障礙物后進(jìn)行報警的功能。許多超聲波測距系統(tǒng)都采用這種設(shè)計方法。其系統(tǒng)框圖如圖 11 所示。超聲波作為一種新型的工具在各方面都有很大的發(fā)展空間，它將朝著更加高定位高精度的方向發(fā)展，以 滿足日益發(fā)展的社會需求。 北京城市學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計論文 （ 3）超聲波傳感器結(jié)構(gòu)簡單，體積小，費用低，信息處理簡單可靠，便于小型化和集成化。該設(shè)計可廣泛應(yīng)用在生活、軍事、工業(yè)等各個領(lǐng)域，它需要設(shè)計者有較好的數(shù)電、模電知識，并且有一定的編程能力，綜合運用所學(xué)的知識實現(xiàn)對超聲波發(fā)射與接收信號進(jìn)行控制，通過單片機(jī)程序?qū)Τ暡ㄐ盘栠M(jìn)行相應(yīng)的分析、計算、處理最后顯示在 LED 數(shù)碼管上。 超聲波測距系統(tǒng)主要應(yīng)用于汽車的倒車?yán)走_(dá)、機(jī)器人自動避障行走、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場例如：液位、井深、管道長度等場合。 AT89S51 目 錄 摘要 .......................................................... II ABSTRACT ..................................................... III 1 緒論 ......................................................... 1 課題設(shè)計的目的和意義 .......................................... 1 國內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀 ................................................... 1 超聲波測距系統(tǒng)介紹 ............................................ 2 本課題的研究內(nèi)容和目標(biāo) ....................................... 2 2 系統(tǒng)方案設(shè)計 ................................................ 3 系統(tǒng)設(shè)計要求 ................................................... 3 系統(tǒng)構(gòu)建 ....................................................... 3 系統(tǒng)方案設(shè)計 ................................................... 3 本章小結(jié) ....................................................... 7 3 硬件部分設(shè)計 .................................................. 8 系統(tǒng)硬件設(shè)計思想 ............................................... 8 AT89S52 單片機(jī) ................................................. 8 超聲波測距的系統(tǒng)及其組成 ...................................... 9 本章小結(jié) ...................................................... 14 4 軟件部分設(shè)計 ................................................. 14 主體程序設(shè)計 .................................................. 14 超聲波測距子程序及其流程圖 ................................... 14 超聲波測距流程圖 .............................................. 18 5 系統(tǒng)調(diào)試與誤差分析 ........................................... 19 調(diào)試步驟 ...................................................... 19 調(diào)試現(xiàn)象 ...................................................... 19 誤差分析 ...................................................... 19 6 仿真和實物制作 .............................................. 21 結(jié)論 .......................................................... 26 參考文獻(xiàn) ...................................................... 27 致謝 .......................................................... 28 附錄 A ........................................................ 29 附錄 B ........................................................ 31 北京城市學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計論文 1 緒論 課題設(shè)計的目的和意義 傳感器技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)的主要內(nèi)容之一。s practical demand in measuring the precision 。單片機(jī) 。 1 畢業(yè)設(shè)計 基于單片機(jī)超聲波倒車?yán)走_(dá)的設(shè)計與實現(xiàn) 基于單片機(jī)的超聲波倒車?yán)走_(dá)的設(shè)計與實現(xiàn) Ranging System Design and Implementation Based On MCU 摘 要 超聲波具有指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，傳播距離較遠(yuǎn)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)用于防盜、倒車?yán)走_(dá)、水位測量、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場。 關(guān)鍵詞 ： 超聲波 。 This subject has introduced principle and characteristic of the ultrasonic sensor in detail ,and the performance and characteristic of onechip puter AT89S51 of Atmel Company ,and on the basis of analyzing principle that ultrasonic wave finds range ,the systematic thinking and questions needed to consider that have pointed out that designs and finds range ,provide low cost , the hardware circuit of high accuracy , ultrasonic range finder of miniature digital display and software design method taking AT89S51 as the core ,this circuit of system is reasonable in design, working stability, performance good measuring speeding soon , calculating simple , apt to acplish realtime control ,and can reach industry39。 Range finding。利用單片機(jī)控制超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡單、易于做到實時控制，并且測量精度較高。 通過本課題的研究，將所學(xué)到的知識用在實踐中并有所創(chuàng)新和進(jìn)步。 （ 2）和光學(xué)方法相比，超聲波的傳播速度較小，對于較近的目標(biāo)可以直接測量。 超聲波測距技術(shù)在社會生活中已有廣泛的應(yīng)用，目前對超聲波的精度要求越來越大。超聲波波經(jīng)反射物反射回來后，由傳感器接收端接收，再經(jīng)接收電路放大、整形，控制單片機(jī)中斷口。 利用單片機(jī)準(zhǔn)確計時，測距精度高，而且單片機(jī)控制方便，計算簡單。在結(jié)合市場上已經(jīng)存在的 不少的超聲波測距裝置 ， 本系統(tǒng) 結(jié)構(gòu) 北京城市學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計論文 緊湊性好、成本低，可靠性好，能有效 準(zhǔn)確的測量出障礙物和傳感器之間的距離 ，具有一定的市場價值。 2 系統(tǒng)方案設(shè)計 系統(tǒng)設(shè)計要求 本次設(shè)計的超聲波 測距儀預(yù)警系統(tǒng)由三個部分組成，分別為測距部分、控制系統(tǒng)部分和報警顯示部分。倒車防撞系統(tǒng)根據(jù) “回波測距 ”的原理設(shè)計的，整體框圖如圖 21 所示。 系統(tǒng)方案設(shè)計 測距系統(tǒng)方案設(shè)計 目前汽車倒車測距儀預(yù)警系統(tǒng)測距技術(shù)主要有激光、毫米波測距儀、攝像控 制 系 統(tǒng) 發(fā)射模塊 接收模塊 數(shù)據(jù)顯示 蜂鳴器 北京城市學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計論文 系統(tǒng)、紅外線、超聲波等一些測距技術(shù)，不同的目標(biāo)探測方式其工作過程和原理有不同之處，但它們的主要目的都是通過前方返回的探測信息判斷前方車輛和本車間的相對距離，并根 據(jù)兩車間的危險性程度做出相應(yīng)的預(yù)防措施。超聲波在空氣中的傳播速度約為 340m/s。 本次設(shè)計使用了超聲波傳感器，它是通過超聲波的一些特性而研制的一款傳感器。因此超聲波檢測廣泛應(yīng)用在工業(yè)、國防、生物醫(yī)學(xué)等方面以超聲波作 為檢測手段，必須產(chǎn)生超聲波和接收超聲波。它有許多不同的結(jié)構(gòu)，可分直探頭（縱波）、斜探頭（橫波）、表面波探頭（表面波）、蘭姆波探頭（蘭姆波）、雙探頭（一個探頭反射、一個探頭接收）等。超聲波傳感器的主要特性如下： （ 1）工作頻率。 由于其高居里溫度壓電材料一般比較 ,尤其是當(dāng)診斷用超聲波探頭功率小 ,所以溫度較低 ,你可以工作在很長一段時間沒有失敗。機(jī)電耦合系數(shù)大，靈敏度高；反之，靈敏度低。 北京城市學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計論文