靳欣的数电自白书

《数字电子技术》课程设计说明书专业名称：电气工程及其自动化班级：电气工程及其自动化094学号：20090202150姓名：靳欣指导教师：陈志华日期：2010年12月29日超声波测距仪课程设计评阅书题目超声波测距仪的制作学生姓名靳欣学号20090202150 指导教师评语及成绩指导教师签名：年月日答辩评语及成绩答辩教师签名：年月日教研室意见总成绩：室主任签名：年月日摘要本次课程设计利用超声波传播中距离与时间的关系，采用AT89C52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，并进行了误差分析。

关键词：超声波测距单片机焊接目录1 课题描述 (1)2 设计过程 (2)2.1算法设计 (2)2.2 超声波测距仪的各个组件与工作部分 (3)2.3 元件的选择与焊接 (6)3 测试 (8)4总结 (9)5参考文献 (10)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，并可以将误差控制在较小的范围之内。

在本设计中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，则距离等于声速乘以时间的二分之一。

在这个设计中，用到了学到的数字电子技术的知识，并且焊接制作了超声波测距仪超声波学习板采用STC89C52单片机,晶振:12M,单片机用P1.0口输出超声波换能器所需的40K方波信号,利用外中断0口监测超声波接收电路输出的返回信号,显示电路采用简单的4位共阳LED数码管,段码用74LS245,位码用8550驱动.程序框图如图2-1所示图2-12．1算法设计：超声波测距的算法设计: 超声波在空气中传播速度为每秒钟340米（15℃时）。

X2是声波返回的时刻，X1是声波发声的时刻，X2-X1得出的是一个时间差的绝对值，假定X2-X1=0.03S，则有340m×0.03S=10.2m。

由于在这10.2m的时间里，超声波发出到遇到返射物返回的距离其原理图，如图2-1-1所示图2-1-12.2超声波测距仪的各个组件与工作部分：1）电源部分：为电路提供电源，其电源由USB B型接口供电，其电路图如图2-2-1所示：图2-2-12）发射部分：通过电源部分给电，发射器开始工作，将电信号转化为声波信号发射超声波，与此同时CPU内部开始计时。

其原理图如图2-2-2所示：图2-2-2而真实电路图则如图2-2-3所示：图2-2-33）接收部分：发射部分经超声波发射至被测物体时，声波反射回来。

有接收器接收到，经过接收部分将声信号转化为电信号，在经过处理，发出CPU停止计时的指令。

其电路图如图2-2-4所示：图2-2-44）CPU：该电路的核心部分主要由单片机STC89C52组成，他将完成从发出到接收这段时间的计时。

同时对信号进行计算，d=340*（t1-t2）/2。

并输出信号。

其电路图如图2-2-5所示：图2-2-55）显示部分：显示部分是将CPU处理过的信号利用芯片译码然后通过数码管将所测得的数据显示出来显示出来。

电路图如图2-2-6所示：图2-2-6最后经过对各个步骤的整合，在PCB板上印刷电路。

如图2-2-7所示图2-2-72.3元件的选择与电路的焊接：1）元件的选择与参数：参数名称代号数量封装104 C1,C4 2 DIP（薄膜）470uF C2 1 DIP（电解）100uF C3 1 DIP（电解）10uF C5 1 DIP（电解）30pF C6，C7 2 DIP（薄膜）224 C8，C9 2 DIP（薄膜）47uF C10 1 DIP（电解）330pF C11 1 DIP（薄膜）3.3uF C12 1 DIP（电解）1uF C13 1 DIP（电解）223 C14 1 DIP（薄膜）0.36数码管U6 1 0.36英寸共阳360ΩR7，R8,R9，R10，8 DIPR11,R12，R13,R141KΩR1，R2，R3，R15，7 DIPR16，R17，R184.7ΩR6 1 DIP22KΩR4 1 DIP220KΩR5 1 DIP10K排阻PR1 1三极管8550 Q1，Q2，Q3，Q4，Q5 5 T0-92A5KEY RESET，S1，S2，S3，S4蜂鸣器BELL 1超声波发生器CSB-T1 1超声波接收器CSB-R 1稳压器LM117 U1 1 S0T-223 74LS245 U5 1STC89C52 U2 1CD4069 U3 1CX2016a U4 1XTAL_12M Y1 1USB-B J1 1LED D1 12）手工焊接的步骤：手工焊接一般分四步骤进行：①准备焊接——清洁被焊元件处的积尘及油污,再将被焊元器件周围的元器件左右掰一掰,让电烙铁头可以触到被焊元器件的焊锡处,以免烙铁头伸向焊接处时烫坏其他元器件。

焊接新的元器件时,应对元器件的引线镀锡。

②加热焊接:将沾有少许焊锡和松香的电烙铁头接触被焊元器件约几秒钟。

若是要拆下印刷板上的元器件,则待烙铁头加热后,用手或银子轻轻拉动元器件,看是否可以取下。

③清理焊接面:若所焊部位焊锡过多,可将烙铁头上的焊锡甩掉(注意不要烫伤皮肤,也不要甩到印刷电路板上!),用光烙锡头"沾"些焊锡出来。

若焊点焊锡过少、不圆滑时,可以用电烙铁头"蘸"些焊锡对焊点进行补焊。

④检查焊点:看焊点是否圆润、光亮、牢固,是否有与周围元器件连焊的现象。

3）焊接中已出现的问题：1、焊锡用量过多,形成焊点的锡堆积；焊锡过少,不足以包裹焊点。

2、冷焊。

焊接时烙铁温度过低或加热时间不足,焊锡未完全熔化、浸润、焊锡表面不光亮(不光滑),有细小裂纹(如同豆腐渣一样!)。

3、夹松香焊接,焊锡与元器件或印刷板之间夹杂着一层松香,造成电连接不良。

若夹杂加热不足的松香,则焊点下有一层黄褐色松香膜；若加热温度太高,则焊点下有一层碳化松香的黑色膜。

对于有加热不足的松香膜的情况,可以用烙铁进行补焊。

对于已形成黑膜的,则要"吃"净焊锡,清洁被焊元器件或印刷板表面,重新进行焊接才行。

4、焊锡连桥。

指焊锡量过多,造成元器件的焊点之间短路。

这在对超小元器件及细小印刷电路板进行焊接时要尤为注意。

5、焊剂过量,焊点明围松香残渣很多。

当少量松香残留时,可以用电烙铁再轻轻加热一下,让松香挥发掉,也可以用蘸有无水酒精的棉球,擦去多余的松香或焊剂。

6、焊点表面的焊锡形成尖锐的突尖。

这多是由于加热温度不足或焊剂过少，以及烙铁离开焊点时角度不当3 测试检查焊接好的电路。

在没有错误的条件下，用USB B型接口接通5V电源，超声波测距仪开始工作但由于发射器，与接收器相距过近，之间会出现干扰，所以需要用挡板阻隔，以排除干扰。

组个后进行测试，该超声波测距仪，在5米范围之内，能保持较高的精度。

然而，在5米之外则工作不稳定。

综之实验设计成功。

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。

4总结课程设计的过程是艰辛的，但是收获却是很大的。

这次课程设计我主要是应用以前学习的数字电子技术知识和电路焊接知识，综合起来才完成了这个超声波测距仪的设计与制作，虽然电路很小，但是付出却是艰辛的。

首先，综合课程设计让我把以前学习到的知识得到巩固和进一步的提高认识，对已有知识有了更进一步的理解和认识，再次，我在课程设计中碰到了很多的问题，我通过查阅相关书籍，资料，通过自己钻研，特别是得到了李晓佳老师的谆谆教导，李老师给予了我很大的帮助，不仅给了我思路上的开阔，还让我认识到了自己对以前所学知识的不足方面。

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，并可以将误差控制在较小的范围之内。

很具有实际应用价值。

当然，通过这次课程设计，我也发现了自身的很多不足之处，在以后的学习中，我会不断的完善自我，不断进取，能使自己在数字电子技术这方面有一个大的发展。

5参考文献[1] 阎石.数字电子技术基础.北京.高等教育出版社.2010。