基于单片机的超声波测距仪毕业论文
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发布时间：2022-04-22 16:26
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热心网友
时间：2022-05-18 08:18
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基于单片机的超声波测距仪设计及其应用分析
[摘要] 本文利用超声波传输中距离与时间的关系，采用ATC51单片机进行控制及数据处理，设计出了能精确测量两点间距离的超声波测距仪。该测距仪主要由超声波发射器电路、超声波接收器电路、单片机控制电路、环境温度检测电路及显示电路构成。利用所设计出的超声波测距仪，对不同距离进行了测试，并进行了详尽的误差分析。
[关键词] 超声波测距 单片机 温度传感器
随着社会的发展，人们对距离或长度测量的要求越来越高。超声波测距由于其能进行非接触测量和相对较高的精度，越来越被人们所重视。本设计的超声波测距仪，可以对不同距离进行测试，并可以进行详尽的误差分析。
一、设计原理
超声测距仪是根据超声波遇到障碍物反射回来的特性进行测量的。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即中断停止计时。 通过不断检测产生波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射超声波和接收到回波的时间差T，然后求出距离L。基本的测距公式为：L=(△t/2)*C
式中 L——要测的距离
T——发射波和反射波之间的时间间隔
C——超声波在空气中的声速，常温下取为340m/s
声速确定后，只要测出超声波往返的时间，即可求得L。
二、超声波测距仪设计目标
测量距离: 5米的范围之内;通过LED能够正确显示出两点间的距离;误差小于5%。
三、数据测量和分析
1.数据测量与分析
由于实际测量工作的局限性，最后在测量中选取了一米以下的30cm、50cm、70cm、80cm、90cm、100cm 六个距离进行测量，每个距离连续测量七次，得出测量数据(温度:29℃),如表所示。从表中的数据可以看出，测量值一般都比实际值要大几厘米，但对于连续测量的准确性还是比较高的。
对所测的每组数据去掉一个最大值和最小值，再求其平均值，用来作为最终的测量数据，最后进行比较分析。这样处理数据也具有一定的科学性和合理性。从表中的数据来看，虽然对超声波进行了温度补偿，但在比较近的距离的测量中其相对误差也比较大。特别是对30cm和50cm的距离测量上，相对误差分别达到了5%和4.8%。但从全部测量结果看，本设计的绝对误差都比较小，也比较稳定。本设计盲区在22.6cm左右，基本满足设计要求。
2.误差分析
测距误差主要来源于以下几个方面：
(1)超声波发射与接收探头与被测点存在一定的角度，这个角度直接影响到测量距离的精确值;(2)超声波回波声强与待测距离的远近有直接关系，所以实际测量时，不一定是第一个回波的过零点触发;(3)由于工具简陋，实际测量距离也有误差。影响测量误差的因素很多，还包括现场环境干扰、时基脉冲频率等等。
四、应用分析
采用超声波测量大气中的地面距离，是近代电子技术发展才获得正式应用的技术，由于超声测距是一种非接触检测技术，不受光线、被测对象颜色等的影响，在较恶劣的环境(如含粉尘)具有一定的适应能力。因此，用途极度广泛。例如:测绘地形图，建造房屋、桥梁、道路、开挖矿山、油井等，利用超声波测量地面距离的方法，是利用光电技术实现的，超声测距仪的优点是:仪器造价比光波测距仪低，省力、操作方便。
超声测距仪在先进的机器人技术上也有应用，把超声波源安装在机器人身上，由它不断向周围发射超声波并且同时接收由障碍物反射回波来确定机器人的自身位置，用它作为传感器控制机器人的电脑等等。由于超声波易于定向发射，方向性好，强度好控制，它的应用价值己被普遍重视。
总之，由以上分析可看出:利用超声波测距，在许多方面有很多优势。因此，本课题的研究是非常有实用和商业价值。
五、结论
本设计的测量距离符合市场要求，测量的盲区也控制在23cm以内。针对市场需求，本设计还可以加大发射功率，让测量的距离更加的远。在显示方面，也可以对程序做适当改动，使开始发射超声波时LED显示出温度值，到超声波回波接收到以后通过计算得出距离值时，LED自动切换显示距离值，这样在视觉效果上得到更加直观的了解。
参考文献:
[1]孙涵芳徐爱卿:MCS一51／96系列单片机原理及应用(修订版)[M].北京：北京航空航天大学出版社.2002.46-170
[2]金篆芷王明时:现代传感器技术[M].电子工业出版社.1995.331—335
[3]孙涵芳徐爱卿:MCS一51／96系列单片机原理及应用(修订版)[M].北京:北京航空航天大学出版社.2002.46-170
[4]路锦正王建勤杨绍国赵珂赵太飞:超声波测距仪的设计[J].传感器技术.2002
仅供参考，请自借鉴
希望对您有帮助
热心网友
时间：2022-05-18 08:19
电子信息工程]基于单片机超声波测距仪
http://ww2.tabobo.cn/soft/20/233/2008/936179515024.html
摘 要
随着科学技术的快速发展，超声波将在科学技术中的应用越来越广。本文对超声波传感器测距的可能性进行了理论分析，利用模拟电子、数字电子、微机接口、超声波换能器、以及超声波在介质的传播特性等知识，采用以ATC51单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪的硬件电路和软件设计方法在此基础上设计了系统的总体方案，最后通过硬件和软件实现了各个功能模块。相关部分附有硬件电路图、程序流程图。为了保证超声波测距传感器的可靠性和稳定性，采取了相应的抗干扰措施。就超声波的传播特性，超声波换能器的工作特性、超声波发射、接收、超声微弱信号放大、波形整形、速度变换、语音提示电路及系统功能软件等做了详细说明。该测距仪最大测量距离是6米，精确度是0.1mm。这套系统软硬件设计合理、抗干扰能力强、实时性良好，经过系统扩展和升级，可以用于倒车雷达、建筑施工工地以及一些工业现场，例如：测量液位、井深、管道长度等场合。可以广泛应用于工业生产、医学检查、日常生活、无人驾驶汽车、自动作业现场的自动引导小车、机器人、液位计等。
关键词: ATC51，超声波，传感器，LED
目 录
第1章 前言 4
1.1概述 4
1.2超声波测距特性 5
1.2.1 超声波用于距离测量的优势 5
1.2.2 超声波测距仪 5
1.3设计要求 6
1.3.1 内容及任务 6
1.3.2 拟达到的要求或技术指标 6
第2章 总体设计 6
2.1方案的选择 6
2.1.1传感器的选择 6
2.1.2单片机的选择 7
2.2 超声波测距的原理 8
2.3总体设计框图 9
第3章 硬件电路设计 11
3.1 ATC51系列单片机的应用 11
3.传感器的应用 12
3.2.1传感器的定义及作用 12
3.2.2压电式传感器 12
3.2.3利用传感器发送接收 13
3.2.4超声波传感器探测物体的方式 13
3.3超声波发射与接收模块 14
3.4超声波发射电路与驱动电路 14
3.5超声波接收电路与放大电路 15
3.6基于MAX7219的数码显示电路 16
3.7温度测量电路 17
3.8电源供应电路 17
3.9报警电路 18
第4章 误差和数据分析 19
4.1测距计算中温度补偿 19
4.2测距计算中误差分析 20
4.3数据处理 21
第5章 软体设计 22
5.1显示子程序 22
5.2外部中断子程序 23
5.3测量距离子程序 24
5.4定时中断子程序 25
5.5总程序及其流程图 27
6 总结 29
6.1设计系统的实用性与价值性 29
6.2设计系统的不足和改进方法 29
参考文献 31
致谢 32
附录 33
附录1 硬件电路的设计 33
附录2 软件编程 34
附录 文献综述 60
热心网友
时间：2022-05-18 08:19
你在将你焊的板子再焊焊，看有没有
虚焊
。或者用
示波器
进行测量看看是否是
数码管
出问题。这个我们刚刚焊完。仔细点应该就会好的。
祝你成功！
热心网友
时间：2022-05-18 08:20
我也出现过这种情况，就是不停的在扫描，数码管在闪烁，但没有查出来原因，有可能是代码问题，有可能是代码和你的电路不符合一至，你可以用电表把作品查一遍，是否是某一个拐角接错了，电平不对，导致局部电流不通，芯片的拐角作用都清楚吗？如果硬件没问题，那就应该是上述的两种可能了。
热心网友
时间：2022-05-18 08:20
检查一下硬件
硬件没问题就看看单片机是否工作
顺便问一句你的程序仿真过吗
有问题吗
呵呵
