【導(dǎo)讀】對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。、縮印、電子文件或其他復(fù)制方式保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）。（論文）被查閱或借閱。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）在解密后遵守此規(guī)定]。，本文的科研成果屬于XX學(xué)院。本聲明的法律結(jié)果將完全由本人承擔(dān)。我們根據(jù)超聲波的特性來(lái)研發(fā)制成超聲波傳感器，機(jī)械振動(dòng)頻率比聲波高的波，方向性好，能量消耗緩慢，能長(zhǎng)距離傳播等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)今社會(huì)，在傳感器以及自動(dòng)控制。作中，例如，水位的測(cè)量，建筑工地測(cè)距這些場(chǎng)合。以及相應(yīng)的算法，還比較全面地描述了超聲波傳感器的原理以及特性。距原理的分析，提出了超聲波測(cè)距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程和需要注意的問(wèn)題。STC12C5A60S2單片機(jī)為核心，我們?cè)O(shè)計(jì)好的超聲波測(cè)距儀以及硬件電路有很多優(yōu)勢(shì)，它的精度高、低成本以及數(shù)字顯示的使用微型。這個(gè)系統(tǒng)的電路的設(shè)置和布局較合理，度滿足了工業(yè)實(shí)際的要求。

　　

【正文】 發(fā)射電路的設(shè)計(jì) 單片機(jī)產(chǎn)生的 40KHz 方波，我們可以選用 74LS04 芯片對(duì)其進(jìn)行放大，這樣可以讓超聲波傳感器啟動(dòng)發(fā)射超聲波信號(hào)，如圖 42為發(fā)射電路圖。 圖 42 發(fā)射電路 接收電路設(shè)計(jì) 超聲波信號(hào)被超聲波接收探頭接收到后，轉(zhuǎn)化為電信號(hào)并且信號(hào)很弱，因此需要經(jīng)過(guò)放大。所以采用了 CX20206 對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行放大，接收電路如圖 43所示。 12 圖 43 接收電路 lcd 顯示模塊設(shè)計(jì) 1602 液晶顯示屏與單片機(jī)直接相連，電路圖如下 44所示。 圖 44 顯示模塊原理圖 13 167。 5 測(cè)試結(jié)果及分析 測(cè)試結(jié)果分析 通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，分別對(duì)各電路進(jìn)行了測(cè)量、調(diào)試和分析。下表 51 是使用本論文設(shè)計(jì)的測(cè)距儀所進(jìn)行的實(shí)際測(cè)量的結(jié)果。 表 51 測(cè)距儀測(cè)試結(jié)果 實(shí)際距離 (cm) 測(cè)量結(jié)果 (cm) 誤差℅ 0 0 0 根據(jù)表格的資料我們知道 , 在 20 厘米至 150厘米的范圍內(nèi)誤差相對(duì)很小； 20厘米之內(nèi)的范圍誤差相對(duì)較大，主要是超聲波在距離測(cè)量的過(guò)程中存在著一定范圍的盲區(qū) ,之所 以有盲區(qū)的出現(xiàn)是因?yàn)榘l(fā)出信號(hào)務(wù)必有一個(gè)上升的時(shí)間 , 當(dāng)距離過(guò)近時(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)不可以迅速處理超聲波信號(hào) , 所以距離小于 米測(cè)量誤差明顯增加。 3米以后的數(shù)據(jù)誤差會(huì)顯著增大 , 這主要是因?yàn)榘l(fā)射的功率不夠大 , 導(dǎo)致接收到的信號(hào)比較弱 , 從而出現(xiàn)了部分干擾因素。但電路引入溫度補(bǔ)償電路后總的實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差在厘米級(jí)，基本上可以滿足測(cè)量要求。 測(cè)試結(jié)果誤差分析 根據(jù)超聲波測(cè)距儀的原理 [810]14414 81 109110，我們可以知道測(cè)量誤差的來(lái)源主要有：驅(qū)動(dòng)發(fā)射和開(kāi)始啟動(dòng)計(jì)時(shí)之間的偏差；接 收到超聲波到波被檢測(cè)出的滯后；接收到中斷信號(hào)至中斷響應(yīng)后中止計(jì)時(shí)的滯后偏差；計(jì)時(shí)器自身的誤差；溫度對(duì)聲波速度的影響。 上述五個(gè)因素都會(huì)引起測(cè)量誤差，現(xiàn)在詳細(xì)分析這些誤差： 誤差一是由于單片機(jī)每一次都只能處理一次事件，所以開(kāi)始發(fā)射和計(jì)時(shí)按時(shí)間順序完成，有一定的時(shí)間差，但命令的速度是否足夠快，偏差是可以忽略不計(jì)的。 誤差二產(chǎn)生的原因是由于檢測(cè)電路靈敏程度和判斷誤差。實(shí)際的超聲接收電路相對(duì)確定的輸出信號(hào)會(huì)有一定的滯后性，被接收到的超聲波的信號(hào)強(qiáng)弱、超聲波被檢測(cè)電路的原理和判斷電路接收靈敏度將影響滯后，這也是超聲波 測(cè)距的關(guān)鍵。靈敏度如 14 果過(guò)高，會(huì)把其他干擾波當(dāng)作是需要接收的波形，將會(huì)導(dǎo)致測(cè)量出現(xiàn)差錯(cuò)；靈敏度如果太低，將會(huì)限制了檢測(cè)距離，因?yàn)樾盘?hào)衰減與距離的有很大的關(guān)聯(lián)。這項(xiàng)誤差是導(dǎo)致數(shù)據(jù)不穩(wěn)定的主要來(lái)源。 誤差三產(chǎn)生的原因是由于單片機(jī)中斷系統(tǒng)接到中斷的信號(hào)之后，不能夠立刻響應(yīng)，起碼要完成好當(dāng)前的指令，有時(shí)還需要其它中斷服務(wù)結(jié)束才能響應(yīng)，所以這各滯后的時(shí)間也是不能準(zhǔn)備獲取的，故會(huì)引起測(cè)量的結(jié)果產(chǎn)生一定的誤差。這種誤差我們可以使用加快單片機(jī)的運(yùn)行速度和利用高優(yōu)先級(jí)中斷弱化之。 誤差四來(lái)源于計(jì)時(shí)器的本身。為減小此誤差可以通過(guò) 提高計(jì)時(shí)的最小單位，減少量化誤差，也要選擇質(zhì)量好的晶體。 最后一項(xiàng)誤差是源于環(huán)境的影響。溫度不同，超聲波的傳播速度會(huì)發(fā)生變化，計(jì)時(shí)頻率會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致檢測(cè)的電路靈敏性也發(fā)生變化，一般可以采用溫度補(bǔ)償來(lái)修正音速的變化，后兩個(gè)變化影響有限可以忽略不計(jì)。 15 結(jié)論 本文在理論上論述了超聲定位的幾種方法，設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)原理和測(cè)距系統(tǒng)的定位方式，通過(guò)測(cè)距描述定位方式。 一個(gè)固定在待測(cè)物體的超聲波發(fā)射器和接收器組成本定位系統(tǒng)，利用 40Hz 超聲波信號(hào)發(fā) 射超聲波，根據(jù)定位算法可計(jì)算出周圍物體。通過(guò)空間三位定位法定位精度較高。因?yàn)槌暡ǖ陌l(fā)射距離有限制，所以此定位系統(tǒng)可以用于小空間內(nèi)的定位。 該系統(tǒng)的核心設(shè)備是超聲波傳感器，本文詳細(xì)介紹了超聲波傳感器的原理，結(jié)構(gòu)和測(cè)試方法和它的一些特點(diǎn)。通過(guò)對(duì)相關(guān)理論的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，深入地學(xué)習(xí)解超聲波傳感器的工作原理，才能設(shè)計(jì)測(cè)距電路等。本系統(tǒng)的控制部分是單片機(jī)。 總而言之，在這段畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我的知識(shí)面得到了拓展，從中受益很多。全面了解了超聲波傳感器的原理，同時(shí)學(xué)習(xí)了一些對(duì)各種放大電路的分析方法。對(duì)電路板的布局設(shè)計(jì)、焊接 電路、調(diào)試和改進(jìn)等整個(gè)過(guò)程，有了更深入的認(rèn)識(shí)理解和掌握。畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中所學(xué)習(xí)到的種種知識(shí)對(duì)我今后的學(xué)習(xí)和工作都會(huì)有很大幫助。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，同時(shí)鍛煉了我們的耐心和刻苦耐勞的精神，讓我意識(shí)到團(tuán)體合作的重要性，也使我明白了一個(gè)道理：只有堅(jiān)持不懈才能成功，有付出，就會(huì)有收獲。 本論文只是對(duì)平面點(diǎn)定位和超聲波對(duì)空間物體的定位方法都作了一定的介紹，通過(guò)測(cè)距儀的數(shù)據(jù)和相關(guān)的算法，能夠更為精準(zhǔn)確定計(jì)算出物體位置。超聲波傳感器便宜，該定位系統(tǒng)具有一定的市場(chǎng)推廣性。 A 參考文獻(xiàn) : [1]杜曉 .基于 PIC24FJ64GA002 的 超聲波 空間定 位系統(tǒng) [J].林區(qū)教 學(xué) , 2020(6):2846. 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[10]羅忠輝 ,黃世慶 .提高超聲測(cè)距精度的方法 [J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造 . 2020(6):811. 后記 時(shí)間飛逝，我們大學(xué)四年的生活即將結(jié)束，我感慨許多。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠順利的完成，給我的四年的大學(xué)生活終于畫(huà)上了圓滿的句號(hào)，我的心中充滿著感激，我要感謝在設(shè)計(jì)畢業(yè)過(guò)程中給予我?guī)椭凸膭?lì)的良師益友，我非常感謝的是我的指導(dǎo)老師指導(dǎo)老師 —— XXX 老師。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我們是在 XX 老師的指導(dǎo)下進(jìn)行的，感謝他在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)我的所有細(xì)心的指導(dǎo)和關(guān)心，感謝他在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程對(duì)我的鼓勵(lì)和督促，特別是當(dāng)我因?yàn)楫厴I(yè)設(shè)計(jì)出現(xiàn)問(wèn)題而灰心時(shí)，他給予我必要的指導(dǎo)和鼓勵(lì)。無(wú)論多忙，他總能在我們出 現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，給我們提出解決問(wèn)題的辦法，當(dāng)我們因?yàn)樵O(shè)計(jì)而煩惱時(shí)，他給予我們心靈上的安慰，例如和我們談?wù)勑氖刮覀兎潘上滦那?！在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我還要感謝我的伙伴，小伍和小梁，在大學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中，感謝他們和我一起渡過(guò)最困難的設(shè)計(jì)時(shí)刻，感謝他們給予我的鼓勵(lì)，感謝他們給予我的建議。感謝他們讓我意識(shí)到團(tuán)體合作的重要性。還要感謝當(dāng)我面對(duì)各種設(shè)計(jì)遇到的難題心灰意冷時(shí)，鼓勵(lì)著我給我信心的同學(xué)們！當(dāng)然我還要感謝我的母校 XX 學(xué)院 給予我四年愉快的學(xué)習(xí)生活，感謝父母一直以來(lái)的關(guān)愛(ài)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中他們一直 為我噓寒問(wèn)暖！ 最后，千言萬(wàn)語(yǔ)難盡，老師和同學(xué)們，我在這里說(shuō)句謝謝！謝謝你們一路以來(lái)的幫助和鼓勵(lì)！感謝大學(xué)的一路上有你們的陪伴，謝謝 ! I 附錄 A 超聲波發(fā)射接收總電路圖