【正文】 噪聲設備，在 I/O口與噪聲源處必須加隔離。 （ 3）晶振布線要盡量靠近單片機引腳，用地線把時鐘區(qū)隔離起來、晶振殼 接地并固定。 （ 4）電路板合理分區(qū)，劃分強弱信號，數(shù)字模擬信號分開布線，敏感元 件遠離干擾源。 (5）單片機 I/O口、電源線、電路板線等關鍵地方使用抗干擾元件，如磁珠、 磁環(huán)、電源濾波器、屏蔽罩等。 （ 1）布線盡量減少回路環(huán)的面積 ，降低感應噪聲。 (2）布線時，電源線和地線要盡量粗，其目的減小壓降外，更重要的是 降低耦合噪聲。 （ 3）對于單片機閑置 I/O口不要懸空，接地或者電源。 （ 4）在速度滿足要求的情況下，盡量降低晶振頻率。 （ 5） IC元件盡量直接焊接在電路板上，少用插座。 5結論 本設計是以 AT89C52為核心，借助于模數(shù)電技術和單片機技術的結合，解決了超聲波測距的一些難題。靈活的運用超聲波換能集成電路作為超聲波的接收電路，在討論了超聲波測距原理、硬件電路實現(xiàn)和軟件設計方法基礎上，完成了超聲波測距的設計要求。利用單片 機的運算和控制功能，利用超聲波的特性設計出 30 的一種簡單的測距系統(tǒng)。利用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，并且在測量精度方面能達到工業(yè)實用的要求，隨著科學技術的快速發(fā)展，超聲波的應用將越來越廣。但就目前技術水平來說，人們可以具體利用的超聲波技術還十分有限，因此，這是一個正在蓬勃發(fā)展而又有無限前景的技術及產業(yè)領域。 31 參考文獻 : [1] 卜英勇 ,何永強 ,趙海鳴 ,等 . 一種高精度超聲波測距儀測 量精度的研究 [J ]. 鄭州大學學報 ,2022 [2] 張珂 ,劉鋼海 . 提高超聲波測距精度方法的研究 [J ] . 現(xiàn)代電子技術 ,2022 [3] 王麗娜 . 基于小波變換高精度在線超聲波測距技術研 究 [D] . 長春 :長春理工大學 ,2022. 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[10] 田勝軍 ,秦宣云 ,何永強 . 基于超聲波測距系統(tǒng)的溫度補 償電路設計 [J ]. 微計算機信息 ,2022 ,23(5) :307 309. 32 一、 課題訓練內容 利用超聲波的指向性強、能量消耗 慢、傳播距離遠等特點，設計實現(xiàn)生活中很多場合如汽車倒車、機器人避障、工業(yè)測井、水庫液位測量等需要自動進行非接觸測距的工作。 1. 培養(yǎng)學生通過圖書館、互聯(lián)網等資源查閱相關資料（包括外文資料），訓練學生自主獲得知識的能力和自學能力； 2. 培養(yǎng)學生把所學的知識用于實踐并引申到相關專業(yè)知識上， 鍛煉出自學能力； 3. 鍛煉學生外文閱讀及翻譯能力； 4. 鍛煉學生的自我創(chuàng)新能力； 5. 在書寫論文的過程中，鍛煉學生的語言組織能力、邏輯思維能力、辦公軟件使用的能力； 6. 培養(yǎng)學生與人合作、相互交流的能力。 二、 設計（論文）任務和要求 1. 大量收集與本課題有關的資料：到圖書館、各大書店尋找 51 單片機與超聲波測距模塊以及相關電路的資料，并認真進行閱讀；到各大數(shù)據(jù)庫和相關網站上搜索與本課題相關的學位論文和相關資料。 2. 5 月中旬交畢業(yè)設計論文初稿 ,經指導教師檢查合格后才能進行后續(xù)工作。并于 5月 21日前交最終的論文 . 3. 理清論文的總體思路，完成主要的研究工作： (1)以 51 單片機為核心 ,設計一個最小系統(tǒng) ,并在此基礎上完成基于 51 單片機的超聲波測距并用顯示屏顯示的設計 . (2)在上面硬件的基礎上完成 C語言的程序編寫 工作 . (3)完善整個設計 (硬件及軟件部分 ). ，字數(shù)不少于 10000 字。論文包含 11 個部分：封面、任務書、開題報告、中英文摘要及關鍵詞、目錄、正文、參考文獻、外文資料、中文譯文、致謝共 10個部分。 三、 畢業(yè)設計（論文）主要參數(shù)及主要參考資 料 33 HCSR04超聲波測距模塊的主要技術參數(shù) ①使用電壓： DC5V ②靜態(tài)電流：小于 2mA ③電平輸出：高 5V ④電平輸出：低 0V ⑤感應角度：不大于 15度 ⑥高精度：可達 2mm 參考文獻 [1] 謝維成，楊加國 .單片機原理與應用及 C51程序設計 .北京 ：清華大學出版社， 2022 [2] 蔡菲娜 .單片微型計算機原理和應用 .杭州：杭州大學出版社， 1995 [3] 李建忠 .單片機原理及應用 .西安：西安電子科技大學出版社， 2022 [4] 張齊等 .單片機應用系統(tǒng)設計技術 基于 C語言編程 .北京：電子工業(yè)出版社， 2022 [5] 吳延海 .微型計算機接口技術 .重慶：重慶大學出版社， 1997 [6] 李麗霞 .單片機在超聲波測距中的應用 [J].電子技術 ,2022 [7] 姜道連 ,寧延一 ,袁世良 .用 AT89C2051設計超聲波測距儀 [J].國外電子元器件 ,2022 [8] 張鵬 ,張有志 .一種新型超生測距系統(tǒng) [J].山東 :山東大學學報 ,2022,33(1) [9] 李學海 .PIC單片機實用教程－基礎篇（第 1版） [M].北京航天航空大學出版社 .北京：2022年 2月 [10] 賈伯年 . 傳感器技術 . 南京 : 東南大學出版社 ,2022 [11] 陳大新 ,胡學同 ,周杏鵬 .利用 FPGA 改進超聲波測距模塊設計 [J].傳感器技術 ,2022,24(2): 57～ 59 [12] 閻石 . 數(shù)字電子技術基礎 . 北京 :高等教育出版社 ,1998 34 四、 畢業(yè)設計（論文）進度表 序 號 起止日期 計劃完成內容 實際完成情況 檢查人簽名檢查日期 1 確定設計方案，對設計整體進行初步計劃。 2 初步完成開題報告 。 3 確定設計原理圖，繪圖完成。 4 繪制 PCB 圖，并對所繪 PCB 進行查錯，確 認無誤后開始硬件焊接。 5 進行設計硬件焊接及初步檢查。 6 , 上網查找相關器件的參數(shù)及使用資料。 7 對設計部分軟件的編寫及調試。 8 論文編寫 課題名稱 基于 51單片機的超聲波測距的設計 院系名稱 電子與電氣工程學院 專 業(yè) 電子信息科學與技術 班 級 姓 名 35 一、課題研究的意義 。 隨著機器人技術在其誕生后短短幾十年中的迅猛發(fā)展 ,它的應用范圍也逐步由工業(yè)生產走向人們的生活。如此廣泛的應用使得提高人們對機器人的 了解顯得尤為重要。機器人通過其感知系統(tǒng)察覺前方障礙物距離和周圍環(huán)境來實現(xiàn)繞障、自動尋線、測距等功能。 超聲波測距 相對其他測距技術而言成本低廉 ,測量精度較高 ,不受環(huán)境的限制 ,應用方便，將它與紅外、灰度傳感器等結合共同實現(xiàn)機器人尋線和繞障功能。超聲波由于指向性強、能量消耗緩慢且在介質中傳播的距離較遠，因而經常用于距離的測量。它主要應用于 倒車雷達 、測距儀、物位測量儀、移動機器人的研制、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場等，例如：距離、液位、井深、管道長度、流速等場合。利用超聲波檢測往往比較迅速、方便，且計算簡單、易于做到 實時控制，在測量精度方面也能達到工業(yè)實用的要求，因此得到了廣泛的應用。 隨著科學技術的快速發(fā)展，超聲波將在測距儀中的應用越來越廣。但就目前技術水品來說，人民可以具體利用的測距技術還十分有限，目前只在自動化技術和工業(yè)機器人中應用的比較多，尤其在工件生產線中的非接觸環(huán)節(jié)和產業(yè)機器人的運動移位中。但如何將超聲波測距與自動化、智能化接軌，并造福我們的日常生活，就顯的越發(fā)具有意義了。伴隨著汽車產業(yè)的發(fā)展和人們生活水品的不斷提高，汽車的數(shù)量逐年增加，汽車駕駛員越來越為車的安全擔心，其中倒車就是一個典型。在繁忙、擁擠、狹 窄的地方倒車，成為不少駕駛員頭疼的問題，此時，設計好的超聲波測距儀就可以很大程度的避免汽車尾部與障礙物發(fā)生碰撞了。二、測距系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 歷史上使用超聲波來測量距離是從第二次世界大戰(zhàn)時海軍的聲納技術的發(fā)展開始。聲納是一種利用聲波在水下測定目標距離和運動速度的儀器。經過幾個世紀，科學家們對此反復研究，最終發(fā)現(xiàn)了超聲波的原理。超聲波測距應用于各種工業(yè)領域，如工業(yè)自動控制，建筑工程測量和機器人視覺識別等方面。超聲波作為一種檢測技術，采用的是非接觸式測量，由于它具有不受外界因素影響，對環(huán)境有一定的適應能力， 且操作簡單、測量精度高等優(yōu)點而被廣泛應用。這些特點可使測量儀器不受被測介質的影響，大大解決了傳統(tǒng)測量儀器存在的問題，比如，在粉塵多情況下對人引起的身體接觸傷害，腐蝕性質的被測物對測量儀器腐 36 蝕，觸電接觸不良造成的誤測等。此外該技術對被測元件無磨損，使測量儀器牢固耐用，使用壽命加長，而且還降低了能量耗損，節(jié)省人力和勞動的強度。因此，利用超聲波檢測既迅速、方便、計算簡單，又易于實時控制，在測量精度方面能達到工業(yè)實用的要求。 然而超聲波測距在實際應用也有很多局限性。由于超聲波在傳播過程中，聲壓會隨距離的增大而呈指 數(shù)規(guī)律衰減，遠目標的回波信號幅度小、信噪比低，用固定閥值的比較器檢測回波，可能導致越過門檻的時間前后移動，從而影響計時的準確性，這必然會影響到測距的準確度。另外就是構成超聲波傳感器的壓電陶瓷片在壓電的雙向轉換過程中，存在慣性、滯后等現(xiàn)象，以及超聲波脈沖在空氣中傳播本身及多重的反射路徑，均導致回波信號被展寬，也使測量產生較大的誤差，影響了測距的分辨率。其他如溫度，風速等也會對測量造成一定的影響。 計量學在制造業(yè)中越來越重要。直接在機器上測量尤其能推動制造業(yè)的發(fā)展。目前為止大部分還是采用視覺的或觸覺的測量方法 。但是墻的厚度就不能用這些來測量，因此德國人把超聲系統(tǒng)結合到機器設計出了測距方法。隨著超聲波的發(fā)展，早在 2022年時英國人就設計出了可觀察、識別并測距的超聲波集成系統(tǒng)。 三、本課題的研究內容 ，分析課題的目的和發(fā)展意義，分析課題所具有 的優(yōu)勢，介紹課題的研究內容。 ,并對測距精度的提高方法提出一些改進 . 51 單片機為基礎 ,結合超聲波模塊與顯示屏對設計部分進行硬件的設計 . . 四、研究方法及手段 在深入了解 51 單片 機、 C 語言、相關模塊的參數(shù)的基礎上，采用 89C52 單片機、 LCD顯示屏、超聲波模塊完成基于 51 單片機的超聲波測距設計。 1. 系統(tǒng)硬件原理框圖 37 圖 41 系統(tǒng)硬件原理圖 設計的整體原理圖如上。其中超聲波發(fā)射電路與接收電路采用超聲 HCSR04 即超聲波的發(fā)射與接收為一體。單片機控制器采用 89C52，并與驅動電路共同組成單片機最小系統(tǒng)； LCD顯示電路采用 1602顯示屏。 系統(tǒng)硬件部分 、單片機最小系統(tǒng) 設計是基于 51 單片機設計的，采用最常見的 89C52單片機大大的節(jié)省的設計的開支。 AT89C52 是一個 低電壓，高性能 CMOS 8位單片機，片內含 8k bytes的可反復擦寫的 Flash 只讀程序存儲器和 256 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM)，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準 MCS51指令系統(tǒng)，片內置通用 8位中央處理器和 Flash 存儲單元， AT89C52 單片機在電子行業(yè)中有著廣泛的應用。 AT89C52有 40個引腳， 32個外部雙向輸入 /輸出 (I/O)端口，同時內含 2個外中斷口， 3個 16位可編程定時計數(shù)器 ,2個全雙工串行通信口， 2 個讀寫口線， AT89C52可以按照常規(guī)方法 進行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和 Flash存儲器結合在一起，特別是可反復擦寫的 Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。 、超聲波發(fā)射與接收 兩者