【正文】 最后，衷心感謝在百忙之中抽出時間審閱本論文的專家教授。 此謹(jǐn)向老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。論文的字里行問都傾注了導(dǎo)師的關(guān)懷和心血。值此畢業(yè)論文完成之際，我謹(jǐn)向所有關(guān)心、愛護、幫助我的人們表示最誠摯的感謝與最美好的祝愿。 sbit VOUT=P3^2。 uint data delay。 uchar data kk。 //距離值變量 uint data dis=0。 uint data Ttime。 XX 理工 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 參考文獻(xiàn) [1] 王瑩 .高精度超聲波測距儀的研究設(shè)計 [D].華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 ,2021:18 頁 [2] 童峰，許水源等 .一種高精度超聲波測距處理方法 [J].廈門大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版 ） .1998,34（ 4）： 507512 頁 [3] 林書玉 .超聲波換能器的原理設(shè)計 [M].科學(xué)出版社 ,2021:612 頁 [4] 李茂山 .超聲測距原理及實踐技術(shù) [J].實用測試技術(shù) .1994,(1)： 1115 頁 [5] 常靜，賀煥林 .減少超聲波測距儀盲區(qū)的研究 [M].棉花加工技術(shù) ,2021:2223 頁 [6] 江 力 .單片機原理 [M].清華大學(xué)出版社 ,2021 ： 21150 頁 [7] 房小翠 ,王金鳳編著 .單片機實用系統(tǒng)設(shè)計技術(shù) [M]. 國防工業(yè)出社 ,1996:105110頁 [8] 楊素行 .模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程 [M].高等技術(shù)出版社 ,1998： 492541 頁 [9] 陳 杰 ,黃 鴻 .傳感器與檢測技術(shù) [M].高等教育出版社 ,2021。 (2)由于受實驗條件的限制，本設(shè)計未能進(jìn)行現(xiàn)場實驗數(shù)據(jù)的采集，所有 實驗僅局限于實驗室，這與實際測量有一定差距。 由于個人能力及試驗條件有限，我的設(shè)計還有很多不足之處，系統(tǒng)雖然能實現(xiàn)基本的功能，但投入使用時仍需要對系統(tǒng)作進(jìn)一步的完善和提高： (1)超聲波的測量距離與環(huán)境直接相關(guān)，由于本設(shè)計中所用設(shè)定溫度為常溫，故應(yīng)用范圍相對較小。 (2)設(shè)計了以 STC12C2052 單片機為核心的超聲波界面檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有低成本、高精度、微型化數(shù)字顯示的特點。針對精度的要求，提出了帶有溫度補償?shù)某暡ń缑鏅z測系統(tǒng)，并在軟件和硬件上實現(xiàn)了該系統(tǒng)。本設(shè)計的超聲波測距儀，可以對不同距離進(jìn)行測試，并可以進(jìn)行 一定的 誤差分析 。 實物圖 溫度 (℃ ) 30 20 10 0 10 20 30 100 聲速（ m/s） 313 319 325 323 338 344 349 386 XX 理工 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） （下載 完整文檔 請聯(lián)系 1096158260） XX 理工 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 結(jié)論與展望 隨著社會的發(fā)展，人們對距離或長度測量的要求越來越高。 硬件電路引起的時間誤差 由于收發(fā)電路對信號 的處理會對回聲時間產(chǎn)生 y個固定的延遲時間從而引出一定的測量誤差 . 另外，在測量過程中測量的起始位置與探頭的壓電晶片所在位置之間一定的距離，也對測量結(jié)果造成一定的誤差，但是這種誤差不隨測量環(huán)境距離的變化而變化，屬于固定誤差。根據(jù)不同的環(huán)境溫度確定聲速，以提高測距的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。在系統(tǒng)加入溫度傳感器來監(jiān)測環(huán)境溫度，可進(jìn)行溫度補償。如果測距精度要求很高，則應(yīng)通過溫度補償?shù)姆椒右孕Ｕ?。若超聲波?30℃ 的環(huán)境下以 0℃ 的聲速測量 100m 距離所引起的測量誤差將達(dá)到 5m，測量 1m 誤差將達(dá)到 5mm。 對于超聲波測距精度要求達(dá)到 1mm 時，就必須把超聲波傳播的環(huán)境溫度考慮進(jìn)去。 超聲波的傳播速度受空氣的密度所影響，空氣的密度越高則超聲波的傳播速度就越快，而空氣的密度又與溫度有著密切的關(guān)系 。 溫度對聲速的影響 在空氣中測量距離時， 根據(jù)超聲波測距公式 L=CT，可知測距的誤差是由超聲波的傳播速度誤差和測量距離傳播的時間誤差引起的。一般超聲波在固體傳播速度最快，液體次之，在氣體中的傳播速度 最慢。在氣體中，壓強、溫度、濕度等因素會引密變化，氣體中聲速主要受密度影響。 (3)20mm 以內(nèi)是盲區(qū)。 這里的誤差包含兩種 :一種是固定誤差 — 測量的起始位置與探頭的壓電 晶片所在位置之間的距離，這種誤差不隨測量環(huán)境和距離的變化而變化 。 表 實際距離與測量距離誤差關(guān)系 實際距離（ cm） 15 20 40 60 120 150 180 200 230 XX 理工 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 根據(jù)文中電路參數(shù)和程序，測距器可測量的范圍為 ~，在試驗中對測量范圍~ 內(nèi)的物體做了多次測試， 經(jīng)過多次測量發(fā)現(xiàn)，在同一溫度下有如下規(guī)律 : (1)對于同一距離進(jìn)行多次測量取平均值的方法，所測數(shù)據(jù)穩(wěn)定性較好 2m范圍內(nèi)變化平均值誤差最大不超過 20mm。 根據(jù)實際情況可以修改超聲波發(fā)生子程序每次發(fā)送的脈沖個數(shù)和兩次測量的間隔時間，以適應(yīng)不同距離的測量需要。這個電源就是根具其基本原組成在其基礎(chǔ)上按實際需要和實際情況設(shè)計的 。濾波器由電容電感等儲能元件組成，它的作用是盡量將單向脈動電壓中的脈動成分濾掉，輸出比較平滑的直流電壓，但當(dāng)電網(wǎng)電壓或負(fù)載電流發(fā)生變化時，濾波器輸出的直流電壓的幅度也將隨之變化，在要求比較高的電子電路中這是不符合要求的。因此，常常需要將電網(wǎng)電壓先經(jīng)過電源變壓器，然后將變換以后的副邊電壓再去整流、濾波和穩(wěn)壓，最后得到所需的直流電壓幅值。以防輸出電壓過高，所以在輸入端和輸出端之間跨接一個保護二極管 V2(IN4007)，其具體作用是在輸入端短路時使輸入端和地之間的電容 C0 通過二極管放電，以保護集成穩(wěn)壓器內(nèi)部調(diào)整管。 圖 L7805CV 的外形圖 這是一個三端集成穩(wěn)壓電源應(yīng)用電路，整流濾波后得到的 +12V 電壓，在輸出端即可得到穩(wěn)定的輸出電壓 +5V，為了改善紋波電壓，在輸入端接入電容 C0，其值為 100uF。用 L7805CV為主的電路將 12V 電壓轉(zhuǎn)換 +5V電壓。 圖 超聲波測距系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 主要電路具體設(shè)計及主要元器件介紹 電路采用 L7805CV 作為電源電路將 +12V 電壓轉(zhuǎn)換為 +5V 電壓，控制器選用STC12C2052 單片機 ,晶振為 ,單片機 INT0 口輸出超聲波換能器所需的40KHz 方波信號 ,由 CX20216A 紅外接收芯片和 TCT4010 系列超聲波換能器來實現(xiàn)超聲波信號的接受和發(fā)射控制，經(jīng)計算，距離由顯示電路顯示，采用簡單的 3 位共陽極 LED數(shù) 碼管進(jìn)行動態(tài)顯示。計數(shù)器所計的數(shù)據(jù)就是超聲波所 經(jīng)歷的時間，通過換算就可以得到傳感器與障礙物之間的距離。利用單片機來實現(xiàn)對超聲波和超聲波轉(zhuǎn)換模塊的控制。 將（ 3— 2）、（ 3— 3）代入（ 31）中得： XX 理工 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） H=21 vtcos[arctg(HL )] （ ） 其中 ,超聲波的傳播速度 v 在一定的溫度下是一個常數(shù) (例如在溫度 T=30 度 H=21 vt （ ） 所以 ,只要需要測量出超聲波傳播的時間 t,就可以得出測量的距離 H。如圖 所示： 圖 超聲波測距原理圖 H=Scosθ （ ） θ=arctg(HL ) （ ） 式中 : L兩探頭之間中心距離的一半 . 又知道超聲波傳播的距離為 : 2S=vt （ ） 式中 :v— 超聲波在介質(zhì)中的傳播速度 。聲速確定后，只要測得超聲波往返的時間，即可求得距離。在使用時，如果傳播介質(zhì)溫度變化不大，則可近似認(rèn)為超聲波速度在傳播的過程中是基本不變的。超聲波在空氣中的傳播速度為 340m/s，根據(jù)計時器記錄的時間 t，就可以計算出發(fā)射點距障礙物面的距離 s，即：s=340t/2。 XX 理工 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 超聲波測距原理 超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時刻的同時開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接 收器收到反射波就立即停 止計時。超聲波傳感器的指向角一般為40 度～ 80度 [5]。上圖 就是超聲波傳感器的指向圖。但離開超聲波傳感器的空間某一點的聲壓是這些子波疊加的結(jié)果（衍射），卻有指向性。因此，超聲波接收器應(yīng)于輸入阻抗高的前置放大器配合使用，才能有較高的接收靈敏度。如果 R 較小，（如小于 10K）頻率特性曲線變的平滑而且具有放寬的帶寬，同時靈敏度也隨著降低。因此超聲波接收器具有很好的頻率選擇特性，在構(gòu)成遙測系統(tǒng)時一般不再設(shè)置選頻電路。因此，超聲波發(fā)射器一定要使用非常接近中心頻率的f0 的交流電壓來激勵。圖中， f0為超聲波發(fā)射器的中心頻率，在 f0 處，超聲波發(fā)射器產(chǎn)生的超聲機械波最強，也就是說，在 f0 處所產(chǎn)生的超聲波聲壓能級最高。 超聲波傳感器的基 本特性分為頻率特性和指向特性。 正壓電效應(yīng)是指當(dāng)對某XX 理工 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 電介質(zhì)施加應(yīng)力時，產(chǎn)生的變形將引起內(nèi)部正負(fù)電荷中心發(fā)生相對位移而產(chǎn)生極化，在介質(zhì)兩端面上出現(xiàn)符號相反的束縛電荷，其電荷密度與應(yīng)力成正比，這種效應(yīng)稱為正壓電效應(yīng)。利用逆壓電效應(yīng)能產(chǎn)生超聲波。如電場反向，則形變亦相反。常見的壓電材料有石英晶體、壓電陶瓷、壓電半導(dǎo)體、高分子壓電材料等，壓電效應(yīng)包括正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)。超聲換能器的 種類很多，按照實現(xiàn)超聲傳感器機