【正文】 當(dāng)時(shí)的研究目的主要是探索人類所能感知的聲譜范圍。它也有自己的特性，如它的頻率可以非常高，達(dá)到兆赫級(jí)，因此，它在介質(zhì)中傳播時(shí)能量可以集中在很小的范圍內(nèi)，具有良好的成束性，也就是方向性好。第一章 緒 論 課題背景及意義超聲波是指頻率在 20kHz 以上的聲波，它屬于機(jī)械波的范疇。(4) 聲波傳感器體積小，設(shè)備簡(jiǎn)單，易于做到實(shí)時(shí)控制，硬件容易實(shí)現(xiàn)，信息處理簡(jiǎn)單，易于小型化和集成化。(2) 聲波對(duì)色彩，光照度不敏感，適于識(shí)別透明，半透明及漫反射性差的物體，如玻璃，拋光體等。目前在近距離測(cè)量方面常用的是壓電式超聲波換能器。電氣方式包括壓電型、電動(dòng)型等；機(jī)械方式有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。利用超聲波檢測(cè)距離，設(shè)計(jì)比較方便，計(jì)算處理也較簡(jiǎn)單，并且在測(cè)量精度方面也能達(dá)到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等自動(dòng)化的使用要求。由于超聲波在空氣中傳播時(shí)會(huì)有相當(dāng)?shù)乃p，衰減的程度與頻率的高低成正比；而頻率高分辨率也高，故短距離測(cè)量時(shí)應(yīng)選擇頻率高的傳感器，而長(zhǎng)距離的測(cè)量時(shí)應(yīng)用低頻率的傳感器。利用超聲波檢測(cè)往往比較迅速、方便、計(jì)算簡(jiǎn)單、易于做到實(shí)時(shí)控制,并且在測(cè)量精度方面能達(dá)到工業(yè)實(shí)用的要求, 隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，超聲波將的應(yīng)用將越來(lái)越廣。測(cè)距儀的分辨率取決于對(duì)超聲波傳感器的選擇。實(shí)用的測(cè)距方法有兩種，一種是在被測(cè)距離的兩端，一端發(fā)射，另一端接收的直接波方式，適用于身高計(jì)；一種是發(fā)射波被物體反射回來(lái)后接收的反射波方式，適用于測(cè)距儀。未來(lái)的超聲波測(cè)距技術(shù)將朝著更高精度，更大應(yīng)用范圍，更穩(wěn)定方向發(fā)展，死角問(wèn)題也能得以解決。目前對(duì)超聲波高精度測(cè)距系統(tǒng)的需求越來(lái)越大。 STC12C5410AD。, measured within a 3m range of cable lines to the measured value by the digital storage and LCD. Accuracy of up to 5mm, and according to the different distances of the cable to send a different sound and light alarm, and temperature pensation to improve the measurement accuracy. It has low cost, noncontact, fast, easy to operate, etc., has broad application prospects.Keywords: ultrasonic sensors。它具有成本低，非接觸，速度快，操作方便等優(yōu)點(diǎn)，有著廣泛的應(yīng)用前景。3m 范圍內(nèi)測(cè)量多根電纜線，測(cè)量值由數(shù)字存儲(chǔ)并進(jìn)行液晶顯示。另外，由于超聲波在不同溫度下傳播速度不同，為了提高精度使用 DS18B20 測(cè)出實(shí)時(shí)溫度，計(jì)算出不同溫度下超聲波速度值，進(jìn)行溫度補(bǔ)償。本系統(tǒng)通過(guò)每次發(fā)射 10 個(gè)寬度為時(shí)間 T 的脈沖，同時(shí)開(kāi)啟定時(shí)器并延時(shí)一段時(shí)間，超聲波傳感器接收到回波信號(hào)經(jīng)前置放大電路、帶通濾波電路、后級(jí)放大電路和電壓比較電路后，向單片機(jī)發(fā)出外部中斷信號(hào)，單片機(jī)保存定時(shí)器的值,計(jì)數(shù)器重新開(kāi)始計(jì)數(shù)。摘 要超聲波測(cè)距是一種有效地非接觸式測(cè)距方式。本文在研究分析超聲波原理的基礎(chǔ)上，利用單片機(jī) STC12C5410AD 作為核心控制器，設(shè)計(jì)了一種防觸電超聲波測(cè)量距離報(bào)警系統(tǒng)。用渡越時(shí)間法計(jì)算出每根電纜線的距離，液晶用來(lái)顯示所測(cè)距離，如果距離小于 2m，報(bào)警電路實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警。本設(shè)計(jì)的防觸電測(cè)距報(bào)警系統(tǒng)能夠在 90176。精度可達(dá) 5mm，并能根據(jù)電纜線的不同距離發(fā)出不同的聲光報(bào)警，同時(shí)通過(guò)溫度補(bǔ)償提高測(cè)量精度。關(guān)鍵詞：超聲波傳感器；測(cè)距；STC12C5410AD；高精度AbstractThe ultrasonic distance measurement is an effective noncontact ranging. On the basis of the principle of research and analysis of ultrasonic the microcontroller STC12C5410AD as the core controller, the design of an electric shock ultrasonic measurement from the alarm system. The system each time you launch the width of 10 for the pulse of the time T, turn on the timer and delay period of time, the ultrasonic sensor receives the echo signal by the preamplifier, bandpass filter circuit, after the class amplifier and voltage parator circuit, the external interrupt signal is sent to the MCU, the MCU to save the timer value, the counter starts counting again. Transit time method to calculate the distance of each cable, LCD used to display the measured distance, if the distance is less than 2m, the alarm circuit to sound and light alarm. In addition, because the ultrasound at different temperatures under different propagation velocity, in order to improve the accuracy of the use of DS18B20 measure realtime temperature to calculate the ultrasonic velocity values at different temperatures, the temperature pensation.The design against electric shock ranging alarm system in a 90 176。 ranging。 precision目 錄引 言 ..........................................................I第一章 緒 論 ...................................................1 課題背景及意義 ............................................1 論文研究?jī)?nèi)容 ...............................................2 研究方法和性能指標(biāo) .........................................4第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) .........................................5 方案設(shè)計(jì)與論證 .............................................5 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) ...............................................6第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) .............................................8 實(shí)現(xiàn)原理 ...................................................8 硬件設(shè)計(jì)方案 ..............................................10 各主要模塊的硬件設(shè)計(jì) ......................................11第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ............................................23 系統(tǒng)軟件概述 ..............................................23 部分程序代碼顯示 ..........................................24第五章 硬件焊接及系統(tǒng)調(diào)試 ......................................28 PCB 設(shè)計(jì)硬件焊接 ..........................................28 系統(tǒng)調(diào)試 ..................................................29第六章 總 結(jié) ..................................................32致 謝 ..........................................................I參考文獻(xiàn) ........................................................I附 錄 I ........................................................I附 錄 II .......................................................I引 言超聲波測(cè)距技術(shù)在社會(huì)生活中已有廣泛的應(yīng)用如汽車倒車?yán)走_(dá)等，它們測(cè)距精度一般較低。展望未來(lái)，超聲波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，以滿足日益發(fā)展的社會(huì)需求。超聲波測(cè)距的原理是利用超聲波的發(fā)射和接收，根據(jù)超聲波傳播的時(shí)間來(lái)計(jì)算出傳播距離。此次設(shè)計(jì)采用反射波方式。超聲波傳感器是一種采用壓電效應(yīng)的傳感器，常用的材料是壓電陶瓷。但就目前技術(shù)水平來(lái)說(shuō)，人們可以具體利用的超聲波技術(shù)還十分有限，因此，這是一個(gè)正在蓬勃發(fā)展而又有無(wú)限前景的技術(shù)及產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。由于超聲波指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測(cè)量。超聲波發(fā)生器可以分為兩大類：一類是用電氣方式產(chǎn)生超聲波，一類是用機(jī)械方式產(chǎn)生超聲波。它們所產(chǎn)生的超聲波的頻率、功率、和聲波特性各不相同，因而用途也各不相同。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了微波雷達(dá)測(cè)距，激光測(cè)距及超聲波測(cè)距，前兩種方法由于技術(shù)難度大、成本高，一般用于軍事工業(yè)，而超聲波測(cè)距和前兩種方法相比由于技術(shù)難度相應(yīng)不大，適用于民用推廣，超聲波測(cè)距的優(yōu)點(diǎn)有：(1) 超聲波的傳播速度僅為光波的百萬(wàn)分之一，因此可以直接測(cè)量較近目標(biāo)的距離，縱向分辨率較高。(3) 外界光線和電磁場(chǎng)不敏感，可用于黑暗，灰塵，煙霧，電磁干擾強(qiáng)，有毒等惡劣環(huán)境中。(5) 聲波傳感器的價(jià)格低廉，并且在測(cè)量距離，測(cè)量精度等方面能達(dá)到工業(yè)實(shí)用要求，因此超聲波作為非接觸檢測(cè)識(shí)別手段，在汽車，飛機(jī)的防撞系統(tǒng)方面得到廣泛應(yīng)用，越來(lái)越引起人們的重視，并得到較深的研究。超聲波也遵循一般機(jī)械波在彈性介質(zhì)中的傳播規(guī)律，如在介質(zhì)的分界面處發(fā)生反射和折射現(xiàn)象，在進(jìn)入介質(zhì)后被介質(zhì)吸收而發(fā)生衰減。 超聲波的研究歷史可以追溯到上個(gè)世紀(jì)。在 Galton 之后的三十年中，超聲波仍然是一個(gè)鮮為人知的東西，由于當(dāng)時(shí)電子技術(shù)發(fā)展緩慢，對(duì)超聲波的研究造成了一定程度的影響。在第一次世界大戰(zhàn)中，對(duì)超聲的研究逐步受到重視。他提出的這種方法可以用來(lái)檢測(cè)水中是否存在潛艇并可以進(jìn)行水下的通信聯(lián)絡(luò)。同時(shí)在超聲波探傷、加工、種子處理、顯示、醫(yī)療等應(yīng)用領(lǐng)域取得了可喜的成績(jī)。在 80 年代以后，我國(guó)的超聲研究進(jìn)入了一個(gè)全新的階斷，取得了一系列標(biāo)志性成果，壓電復(fù)合材料研制成功，窄脈沖短余振探頭問(wèn)世，PVDF 高分子壓電薄膜材料趕上并超過(guò)國(guó)際水平，高分子壓電 PVDF 型換能器和超聲顯微鏡的研究獲得了實(shí)用，高頻壓電材料LiNb03 研制成功。超聲顯微鏡投入應(yīng)用。利用超聲波作為定位技術(shù)是蝙蝠等一些無(wú)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(tīng)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(lái)的時(shí)間間隔長(zhǎng)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。同時(shí)本系統(tǒng)還可以作為各 種 電 纜及 無(wú) 軌 電 車 、 大 型 工 業(yè) 企 業(yè) 、 輸 變 電 傳 輸 電 纜 等 電 纜 線 測(cè) 量 。目前市場(chǎng)尚且缺乏電纜報(bào)警裝置，且用于電纜測(cè)距的產(chǎn)品一般在 5000元以上，該產(chǎn)品成本僅在 300 元左右，相比之下物美價(jià)廉、實(shí)用、輕便、準(zhǔn)確、安全可靠，具有很大的市場(chǎng)潛力。而且超聲波的速度相對(duì)于光速要小的多，其傳播時(shí)間就比較容易檢測(cè)。 　　由于超聲波易于定向發(fā)射、方向性好、強(qiáng)度易控制、與被測(cè)量物體不需要直接接觸的優(yōu)點(diǎn)，是作為高度測(cè)量的理想手段。通過(guò)分析超聲波測(cè)距誤差產(chǎn)生的原因，提高測(cè)量時(shí)間差到微秒級(jí)，以及用溫度傳感器進(jìn)行聲波傳播速度的補(bǔ)償后，我們?cè)O(shè)計(jì)的高精度超聲波測(cè)距儀能達(dá)到毫米級(jí)的測(cè)量精度。實(shí)用的測(cè)距方法有兩種，一種是在被測(cè)距離的兩端，一端發(fā)射，另一端接收的直接波方式，適用于身高計(jì)；一種是發(fā)射波被物體反射回來(lái)后接收的反射波方式，適用于測(cè)距儀。測(cè)距儀的分辨率取