超聲波測距儀-畢業(yè)設(shè)計

超聲波測距儀--畢業(yè)設(shè)計概述超聲波測距儀主要通過超聲波技術(shù)來測量物體與傳感器之間的距離，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、交通、安防等領(lǐng)域。本文設(shè)計的是一款基于單片機的超聲波測距儀，可用于快速、準確地測量物體與儀器之間的距離，具有較高的實用價值。一、設(shè)計目標超聲波測距儀主要應(yīng)用于測量物體與儀器之間的距離，其設(shè)計目標如下：1.測量距離范圍：0.5m~3m2.測量精度：±1cm3.測量方式：單次測量、連續(xù)測量4.工作電壓：DC5V5.工作電流：≤80mA二、設(shè)計原理整個超聲波測距儀的測量原理分為三步：1.發(fā)送脈沖信號2.接收反射信號3.計算距離1.發(fā)送脈沖信號超聲波測距儀通過聲波進行距離測量，因此首先需要發(fā)送一段聲波信號。超聲波是指頻率高于20kHz的聲波，其工作頻率一般在40kHz~200kHz之間，通過發(fā)射超聲波信號來測量物體與傳感器之間的距離。本設(shè)計采用的是超聲波換能器作為聲波發(fā)射器，超聲波換能器將電信號轉(zhuǎn)換成機械振動，產(chǎn)生超聲波信號。為了保證發(fā)送信號的準確性，需要在控制器中設(shè)置一個發(fā)射脈沖信號的引腳。2.接收反射信號當發(fā)射脈沖信號到達物體并被反射回來時，超聲波換能器發(fā)射一個反射信號。此時，接收器接收到反射信號并將其轉(zhuǎn)換成電信號，傳輸?shù)娇刂破髦羞M行處理。本設(shè)計采用超聲波收發(fā)一體式模塊，在接收器與發(fā)射器之間進行切換，實現(xiàn)聲波的收發(fā)。3.計算距離測量物體與儀器之間的距離可以根據(jù)聲波的往返時間和聲波的傳播速度來計算，計算公式為：距離=往返時間x傳播速度/2其中，傳播速度一般取340m/s，即音速。本設(shè)計采用AT89C52單片機作為控制器，通過設(shè)置計時器來計算往返時間，從而求出距離。在單次測量模式下，控制器發(fā)送一個脈沖信號，接收反射信號，計算得到距離，并輸出到顯示器上。在連續(xù)測量模式下，控制器不斷發(fā)送脈沖信號、接收反射信號，計算得到距離，并實時輸出到顯示器上。三、電路設(shè)計整個電路分為四部分：控制器、顯示器、超聲波發(fā)射接收模塊、電源模塊。1.控制器控制器采用AT89C52單片機，具有溫度補償、時鐘電路、計數(shù)器、輸入輸出控制等功能?？刂破魍ㄟ^檢測發(fā)射引腳與接收引腳，控制超聲波發(fā)射接收模塊發(fā)送脈沖信號并接收反射信號，同時通過計時器記錄往返時間，并通過計算距離來完成測量?？刂破鬟€具有LCD顯示功能，可顯示測量出的距離。2.顯示器顯示器采用1602液晶模塊，可以顯示測量得到的距離。顯示器與控制器通過并行方式連接。3.超聲波發(fā)射接收模塊超聲波發(fā)射接收模塊采用超聲波收發(fā)一體式模塊，可以實現(xiàn)聲波的收發(fā)。此外，還需要加上一個低通濾波器，濾除信號中的雜波。4.電源模塊電源模塊采用5VDC電源，整個電路需要穩(wěn)定的直流電源，以保證正常工作。四、軟件設(shè)計軟件主要由三個部分組成：初始化程序、單次測量程序、連續(xù)測量程序。1.初始化程序初始化程序主要完成控制器的初始化工作，包括設(shè)置端口方向、LCD顯示初始化、計時器初始化等。2.單次測量程序單次測量程序主要完成以下工作：1.控制器發(fā)送一個脈沖信號，并延時10us。2.接收器開始接收反射信號，并計時，直到接收到反射信號停止。3.計算出往返時間，根據(jù)計算公式求出距離。4.將距離信息顯示到LCD上。3.連續(xù)測量程序連續(xù)測量程序主要完成以下工作：1.循環(huán)執(zhí)行單次測量程序。2.設(shè)置延時時間，控制測量的時間間隔。3.將測量得到的距離信息輸出到LCD上。五、總結(jié)本文設(shè)計了一款基于單片機的超聲波測距儀，可以快速、準確地測量物體與儀器之間的距離。本設(shè)計除了可用于科研實驗，還可以應(yīng)用于實際生