【正文】 A、單片機(jī)等。每次發(fā)射包含6個(gè)脈沖左右,當(dāng)?shù)谝粋€(gè)超聲波脈沖發(fā)射后,計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù),在檢測(cè)到第一個(gè)回波脈沖的瞬間,計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，得到從發(fā)射到接收的時(shí)間 t 后,單片機(jī)讀取溫度值補(bǔ)償聲速,利用測(cè)距公式可計(jì)算出被測(cè)距離，同時(shí)由無線通信模塊將測(cè)量數(shù)據(jù)傳到下位機(jī)進(jìn)行顯示和語音播報(bào)。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)、控制對(duì)象和現(xiàn)有條件本系統(tǒng)硬件電路采用由單片機(jī)最小系統(tǒng)、5溫度補(bǔ)償電路、超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、顯示電路無線通信電路以及語音播報(bào)電路構(gòu)成。由于超聲波指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播距離遠(yuǎn)，因而超聲波可以用于距離的測(cè)量。測(cè)量距離的方法有很多種，短距離的可以用尺，遠(yuǎn)距離的有激光測(cè)距等，超聲波測(cè)距適用于高精度的中長距離測(cè)量。其計(jì)算公式為： S=340t/2 () 超聲波測(cè)距技術(shù)選型超聲波測(cè)距的原理一般采用渡越時(shí)間法 TOF（time of flight）。顯示單元通過分析各類型顯示屏采用了 12864 液晶顯示屏。在超聲波發(fā)生器的選擇上選用了適合近距離測(cè)量的電氣方式超聲波發(fā)生器并采用反射波方式進(jìn)行測(cè)距。本設(shè)計(jì)框圖如圖 所示：超聲波發(fā)射電路超聲波接收電路 控制電路 計(jì)數(shù)顯示電路4圖 超聲波測(cè)距系統(tǒng)框圖4第 2 章 系統(tǒng)方案論證本章節(jié)闡述超聲波測(cè)距儀的設(shè)計(jì)原理，測(cè)距技術(shù)選型。依據(jù)實(shí)際的測(cè)量精度要求添加溫度補(bǔ)償電路。本設(shè)計(jì)主要是基于 AT89S51 芯片為核心的超聲波測(cè)距儀，74LS04 組成的超聲波發(fā)射電路、并有超聲波處理模塊 CX20226A、液晶顯示等器件組成，包括單片機(jī)系統(tǒng)、超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、單片機(jī)復(fù)位電路、LCD 顯示電路語音播報(bào)電路。超聲波測(cè)距的原理一般采用渡越時(shí)間法 TOF（time of flight） 。超聲波傳感器有發(fā)送器和接收器，但一個(gè)超聲波傳感器也可具有發(fā)送和接收聲波的雙重作用。為了以超聲波作為檢測(cè)手段，必須產(chǎn)生超生波和接收超聲波。語音播報(bào)要與顯示同步。漢字提醒顯示：距離在 ~，顯示“危險(xiǎn)距離”并用紅色 LED 燈指示；距離在 ~，顯示“保持距離” ，并用黃書 LED 燈指示；距離在 以上，顯示“安全距離”并用綠色 LED 燈指示。3 本課題研究的主要內(nèi)容本次課題設(shè)計(jì)的目的為：具有超聲波測(cè)距功能，測(cè)量距離 ~ 測(cè)距精度177。因此超聲檢測(cè)法己越來越引起人們的重視，被廣泛應(yīng)用在液位測(cè)量、機(jī)械手控制、車輛自動(dòng)導(dǎo)航、物體識(shí)別等方面。它在很多距離探測(cè)應(yīng)用中有很重要的用途，包括非損害測(cè)量、過程檢測(cè)、機(jī)器人檢測(cè)和定位、以及流體液面高度測(cè)量等。由于超聲波的速度相對(duì)于光速要小的多，其傳播時(shí)間就比較容易檢測(cè)，并且易于定向發(fā)射，方向性好，強(qiáng)度好控制，因而人類采用仿真技能利用超聲波測(cè)距。如頻率為幾十兆赫到上千兆赫的微型表面波都己成功地用于雷達(dá)、電子通信和成像技術(shù)等方面。產(chǎn)生和檢測(cè)超聲波的頻率，也由幾十千赫提高到上千兆赫。隨著軍事和國民經(jīng)濟(jì)各部門中超2聲應(yīng)用的不斷發(fā)展，又出現(xiàn)更大超聲功率的磁致伸縮換能器，以及各種不同用途的電動(dòng)型、電磁力型、靜電型等多種超聲換能器 [1]。20 世紀(jì)初，電子學(xué)的發(fā)展使人們能利用某些材料的壓電效應(yīng)和磁致伸縮效應(yīng)制成各種機(jī)電換能器。此后又出現(xiàn)了各種形式的汽笛和液哨等機(jī)械型超聲換能器。超聲的研究和發(fā)展，與媒質(zhì)中超聲的產(chǎn)生和接收的研究密切相關(guān)。因此，設(shè)計(jì)好的超聲波測(cè)距儀就顯得非常重要了。而設(shè)計(jì)研制箱涵排水疏通移動(dòng)機(jī)器人的自動(dòng)控制系統(tǒng)，保證機(jī)器人在箱涵中自由排污疏通，是箱涵排污疏通機(jī)器人的設(shè)計(jì)研制的核心部分。因此，經(jīng)常出現(xiàn)開挖已經(jīng)建設(shè)好的建筑設(shè)施來改造排水系統(tǒng)的現(xiàn)象。展望未來，超聲波測(cè)距儀作為一種新型的非常重要有用的工具在各方面都將有很大的發(fā)展空間，它將朝著更加高定位高精度的方向發(fā)展，滿足日益發(fā)展的社會(huì)需求。 課題背景及設(shè)計(jì)意義隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，超聲波將在測(cè)距儀中的應(yīng)用越來越廣。1超聲波測(cè)距儀設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目 錄第 1 章 緒論 ..........................................................1 課題背景及設(shè)計(jì)意義 .........................................1 本課題研究的主要內(nèi)容 .......................................2第 2 章 系統(tǒng)方案論證 ...............................................................................................4 超聲波測(cè)距儀的設(shè)計(jì)原理 .....................................4 超聲波測(cè)距技術(shù)選型 .........................................4 控制器選型 .................................................6 單片機(jī)選型 ..........................................................................................7 AT89S51 主要性能參數(shù)及功能 ............................................................8 超聲波發(fā)生器選型 ...........................................8 超聲波接收傳感器選型 .......................................9 顯示單元選型 ...............................................9 語音播報(bào)電路選型 ..........................................10 溫度傳感器的選型 ..........................................10第 3 章 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ...........................................12 單片機(jī)最小系統(tǒng) ............................................12 超聲波發(fā)射電路 ............................................13 超聲波檢測(cè)接收電路 ........................................15 顯示單元電路 ..............................................16 語音播報(bào)電路 ..............................................18 電源電路設(shè)計(jì) ..............................................20第 4 章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) ...............................................22 超聲波測(cè)距儀的算法分析 ....................................22 主程序流程圖 ..............................................22 超聲波發(fā)生子程序和超聲波接收程序 ..........................242第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試仿真 .................................................26 PROTEUS 軟件簡(jiǎn)介 ...........................................26 仿真調(diào)試結(jié)果 ..............................................27第 6 章 總結(jié)與展望 ..................................................29參考文獻(xiàn) ............................................................30致 謝 ..............................................................31附錄 程序清單 ......................................................321第 1 章 緒論利用超聲波作為定位技術(shù)是蝙蝠等一些無目視能力的生物作為防御及捕捉獵物生存的手段，也就是由生物體發(fā)射不被人們聽到的超聲波(20kHz 以上的機(jī)械波)，借助空氣媒質(zhì)傳播由被待捕捉的獵物或障礙物反射回來的時(shí)間間隔長短與被反射的超聲波的強(qiáng)弱判斷獵物性質(zhì)或障礙位置的方法。本文闡述的是利用超聲波進(jìn)行一些特殊場(chǎng)合距離測(cè)試。但就目前的急速水平來說，人們可以具體利用的測(cè)距技術(shù)還十分有限，因此，這是一個(gè)正在蓬勃發(fā)展而又有無限前景的技術(shù)及產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。但是，由于歷史原因合成時(shí)間的許多不可預(yù)見因素，城市給排水系統(tǒng)，特別是排水系統(tǒng)往往落后于城市建設(shè)。城市污水給人們帶來了困擾，因此，箱涵的排污疏通對(duì)打城市給排水系統(tǒng)污水處理，人們生活舒適顯得非常重要?？刂葡到y(tǒng)核心部分就是超聲波測(cè)距儀的研制。這就是我設(shè)計(jì)超聲波測(cè)距儀的意義。1883 年Galton 首次制成超聲氣哨，其原理是將壓縮氣體經(jīng)過狹縫噴嘴形成氣流，吹動(dòng)圓形刀口振動(dòng)形成共振腔，從而產(chǎn)生超聲。由于這類換能器成本低，所以經(jīng)過不斷改進(jìn)，至今仍廣泛地用于超聲處理技術(shù)中。1917 年，法國物理學(xué)家 Paul Langevin 用天然壓電石英制成了夾心式超聲換能器，并成功地應(yīng)用于水下探測(cè)潛艇。材料科學(xué)的發(fā)展，使得應(yīng)用廣泛的壓電換能器也由天然壓電晶體發(fā)展到機(jī)電耦合系數(shù)高、價(jià)格低廉、性能良好的壓電陶瓷、人工壓電單晶、壓電半導(dǎo)體以及塑料壓