超声波测距仪设计本科毕设PPT
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超声波测距精讲.pptx
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超声波发射电路模块
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发射模块工作原理
发射电路主要由反向器74LS04和超声波发射换能器T组成， 单片机P1.0端口输出的40 KHz方波信号一路经反向器后送 到超声波换能器的一个电极，另一路经两级反向器后送到 超声波华能器的另一个电极。用这种推挽形式将方波信号 加到超声波换能器两端，可以提高超声波的发射强度。输 出端采用两个反向器并联，用以提高驱动能力。上拉电阻 R10,R11一方面可以提高反向器74LS04输出高电平的驱动 能力，另一方面可以增加超声波换能器的阻尼效果，缩短 其自由振荡的时间。
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超声波发生子程序和接收中断程序
用单片机编程产生40kHz 方波，可用延时程序和循环语句实现。先定 义一个延时函数delays()，然后可用for 语句循环，并且循环一次同 时改变方波输出口的电平高低，从而产生方波。部分程序如下： void delays() {} //延时函数 void main() {for(a=0；a<200；a++) //产生100 个40KHz 的方波 {P36=!P36； //每循环一次，输出引脚取反 delays() ； } }
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超声波信号的检测与处理
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单片机系统及显示电路模块
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显示模块工作原理
单片机采用AT89C51，采用12MHz高精度的晶振， 以获得较稳定时钟频率，减小测量误差。单片机 用P1.0端口输出超声波换能器所需的40kHz的方波 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。显示电路采用简单实用的4位共阳LED 数码管，段码用74LS244驱动，位码用PNP三极管 8550驱动。
超声波发射电路模块
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发射模块工作原理
发射电路主要由反向器74LS04和超声波发射换能器T组成， 单片机P1.0端口输出的40 KHz方波信号一路经反向器后送 到超声波换能器的一个电极，另一路经两级反向器后送到 超声波华能器的另一个电极。用这种推挽形式将方波信号 加到超声波换能器两端，可以提高超声波的发射强度。输 出端采用两个反向器并联，用以提高驱动能力。上拉电阻 R10,R11一方面可以提高反向器74LS04输出高电平的驱动 能力，另一方面可以增加超声波换能器的阻尼效果，缩短 其自由振荡的时间。
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超声波发生子程序和接收中断程序
用单片机编程产生40kHz 方波，可用延时程序和循环语句实现。先定 义一个延时函数delays()，然后可用for 语句循环，并且循环一次同 时改变方波输出口的电平高低，从而产生方波。部分程序如下： void delays() {} //延时函数 void main() {for(a=0；a<200；a++) //产生100 个40KHz 的方波 {P36=!P36； //每循环一次，输出引脚取反 delays() ； } }
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超声波信号的检测与处理
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单片机系统及显示电路模块
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显示模块工作原理
单片机采用AT89C51，采用12MHz高精度的晶振， 以获得较稳定时钟频率，减小测量误差。单片机 用P1.0端口输出超声波换能器所需的40kHz的方波 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。显示电路采用简单实用的4位共阳LED 数码管，段码用74LS244驱动，位码用PNP三极管 8550驱动。
基于单片机的超声波测距毕业答辩PPT演示课件
单片机最小系统
其作用主要是为了保证单片机系统能正常工作。单片机最小系统主要由时钟电路和复位电路组成。
软件设计
只要计算出从发出超声波信号到接收到返回信号所用的时间，就可算出超声波发生器与反射物体的距离。
总结
由于时间和其它客观上的原因，此次设计没有成功做出实物。但是对设计有一个很好的理论基础。设计的最终结果是使超声波测距仪能够产生超声波，实现超声波的发送与接收，从而实现利用超声波方法测量物体间的距离
本设计的核心-AT89C52
AT89C52 是一个低电压，高性能CMOS 8 位单片机，片内含8k bytes 的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes 的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51 指令系统，片内置通用8 位中央处理器和Flash 存储单元，AT89C52 单片机在电子行业中有着广泛的应用。
论文的结构和主要内容
第一部分：介绍课题背景和意义 第二部分：超声波测距原理 第三部分：系统硬件设计 第四部分：系统软件设计 第五部分：总结与致谢
背景： 由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量。 意义： 可广泛应用于测量物体的距离、厚度、液位等领域。在超声波探伤、自动泊车系统和倒车雷达系统中，超声波测距有其重要的应用。
超声波发射电路
发射电路主要由反相器74LS04 和超声波发射换能 器Байду номын сангаасS1 构成
超声波接收电路
考虑到红外遥控常用的载波频率38kHz 与测距的超声波频率40kHz 较为接近，可以利用它制作超声波检测接收电路。
显示电路
四位LED组成动态扫描电路，由AT89C52的P0口输出。动态扫描时，由P2口控制LED的当前显示位。当距离测量结束并调用显示程序，就会显示距离大小。
其作用主要是为了保证单片机系统能正常工作。单片机最小系统主要由时钟电路和复位电路组成。
软件设计
只要计算出从发出超声波信号到接收到返回信号所用的时间，就可算出超声波发生器与反射物体的距离。
总结
由于时间和其它客观上的原因，此次设计没有成功做出实物。但是对设计有一个很好的理论基础。设计的最终结果是使超声波测距仪能够产生超声波，实现超声波的发送与接收，从而实现利用超声波方法测量物体间的距离
本设计的核心-AT89C52
AT89C52 是一个低电压，高性能CMOS 8 位单片机，片内含8k bytes 的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes 的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51 指令系统，片内置通用8 位中央处理器和Flash 存储单元，AT89C52 单片机在电子行业中有着广泛的应用。
论文的结构和主要内容
第一部分：介绍课题背景和意义 第二部分：超声波测距原理 第三部分：系统硬件设计 第四部分：系统软件设计 第五部分：总结与致谢
背景： 由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量。 意义： 可广泛应用于测量物体的距离、厚度、液位等领域。在超声波探伤、自动泊车系统和倒车雷达系统中，超声波测距有其重要的应用。
超声波发射电路
发射电路主要由反相器74LS04 和超声波发射换能 器Байду номын сангаасS1 构成
超声波接收电路
考虑到红外遥控常用的载波频率38kHz 与测距的超声波频率40kHz 较为接近，可以利用它制作超声波检测接收电路。
显示电路
四位LED组成动态扫描电路，由AT89C52的P0口输出。动态扫描时，由P2口控制LED的当前显示位。当距离测量结束并调用显示程序，就会显示距离大小。
《超声波测距仪设计》PPT课件
c
c0
1
2
273
空气中） 测量距离 34 53 （cm）
70 100 72 112
140 160 200 138 167 190
总电路图
感谢下 载
得到了广泛的应用。
基本原理
• 公式：S=Ct/2(S距离；C超声波空气中速度；t发射和接收回波的时间差 • 超声波测距系统框图 •
总体设计方案
• 由单片机产生40kHz的方波，输出，再经过放大电路，驱动超声波发射探头发 射超声波。发射出去的超声波经障碍物反射回来后，由超声波接收头接收到 信号，通过接收电路的检波放大、积分整形及一系列处理,送至单片机。单片 机利用声波的传播速度和发射脉冲到接收反射脉冲的时间间隔计算出障碍物 的距离,并由单片机控制显示出来。
• 时序图如图
• 发射电路的设计
由单片机产生的40kHz 的方波需要进行放大， 才能驱动超声波传感器 发射超声波，发射驱动电路 其实就是一个信号放大电路， 采用变压器放大电路
发射电路发射方波信号
• 接收电路的设计
Multisim仿真输出波形结果如下图
• 显示模块的设计
• 超声波测距系统的软件设计 （程序流程图，(a)为主 程序流程图，(b)为定时中断子程序流程图，(c)为外 部中断子程序流程图。）
a
b
c
误差分析
1、声速引起的误差 声波是媒质中传播的质点的位置、压强和密度对相应静止值的扰动。传播
速度为 ：
2
式中E为媒质的弹性模量，单位kgc/mm2；ρ为E 媒质的密度，单位kg/mm3；E 为
复数，其虚数部分代表损耗; c也是复数，其实数部分代表传播速度，虚数 部分则与衰减常数有关
2、声速受温度影响
高精度超声波测距仪的设计和实现答辩PPT培训课件
总结词
稳定性是衡量测距仪在长时间内保持稳定性能的能力。
详细描述
在稳定性测试中，需要对测距仪进行长时间持续测量，观察其测量结果的变化情况。同时，需要考虑 环境温度、湿度等环境因素对稳定性的影响。
可靠性分析
总结词
可靠性是衡量测距仪在各种工作条件下 能够正常工作的能力。
VSБайду номын сангаас
详细描述
在可靠性分析中，需要考虑测距仪的故障 率、平均无故障工作时间等指标。同时， 需要分析测距仪的工作环境、工作方式等 因素对其可靠性的影响。
工具选择
在工具选择上，我们采用了业界领先 的超声波传感器、信号处理芯片和编 程语言，以确保测距仪的性能和稳定 性。
实现细节
硬件设计
详细介绍了测距仪的硬件结构， 包括超声波传感器的布局、信号 处理电路的设计以及整体结构优 化。
软件编程
阐述了测距仪的软件实现过程， 包括超声波信号的采集、处理、 分析和显示等功能的代码实现。
硬件设计优化
通过优化硬件设计，如采用高性能的传感器和电路 ，提高测距仪的稳定性和可靠性。
优化软件算法
采用高效的软件算法，如快速傅里叶变换 （FFT）等，以提高测距仪的响应速度。
06
结论与展望
工作总结
项目背景和目标
介绍了高精度超声波测距仪项目的背景和目标，包括测量距离的精度要求、应用 场景等。
工作总结
技术升级和改进 探讨了高精度超声波测距仪在技术层 面上的升级和改进方向，如提高测量
精度、减小体积等。
应用领域拓展
分析了高精度超声波测距仪在更多领 域的应用前景，如机器人定位、无人 机避障等。
团队合作与交流
强调了团队合作和交流对于项目发展 的重要性，计划在未来加强团队建设 和对外合作。
稳定性是衡量测距仪在长时间内保持稳定性能的能力。
详细描述
在稳定性测试中，需要对测距仪进行长时间持续测量，观察其测量结果的变化情况。同时，需要考虑 环境温度、湿度等环境因素对稳定性的影响。
可靠性分析
总结词
可靠性是衡量测距仪在各种工作条件下 能够正常工作的能力。
VSБайду номын сангаас
详细描述
在可靠性分析中，需要考虑测距仪的故障 率、平均无故障工作时间等指标。同时， 需要分析测距仪的工作环境、工作方式等 因素对其可靠性的影响。
工具选择
在工具选择上，我们采用了业界领先 的超声波传感器、信号处理芯片和编 程语言，以确保测距仪的性能和稳定 性。
实现细节
硬件设计
详细介绍了测距仪的硬件结构， 包括超声波传感器的布局、信号 处理电路的设计以及整体结构优 化。
软件编程
阐述了测距仪的软件实现过程， 包括超声波信号的采集、处理、 分析和显示等功能的代码实现。
硬件设计优化
通过优化硬件设计，如采用高性能的传感器和电路 ，提高测距仪的稳定性和可靠性。
优化软件算法
采用高效的软件算法，如快速傅里叶变换 （FFT）等，以提高测距仪的响应速度。
06
结论与展望
工作总结
项目背景和目标
介绍了高精度超声波测距仪项目的背景和目标，包括测量距离的精度要求、应用 场景等。
工作总结
技术升级和改进 探讨了高精度超声波测距仪在技术层 面上的升级和改进方向，如提高测量
精度、减小体积等。
应用领域拓展
分析了高精度超声波测距仪在更多领 域的应用前景，如机器人定位、无人 机避障等。
团队合作与交流
强调了团队合作和交流对于项目发展 的重要性，计划在未来加强团队建设 和对外合作。
超声波测距 演示文稿 (2) 共25页PPT资料
超声在许多领域内比可听 声的用途更加广泛，是基于 以下凡个原因
1.具有方向性，超声波的频 率越高，则方向性越强。
2.在无损探伤、水下声纳系 统、超声测距系统中方向性
超声波测速原理
测量距离的方法有很多种，短距离的可以 用尺，远距离的有激光测距等，超声波测 距适用于高精度的中长距离测量。因为超 声波在标准空气中的传播速度为331.45米/ 秒，由单片机负责计时，单片机使用12M晶 振，所以此系统的测量精度理论上可以达 到毫米级。
J4 CON1
1
J1
U1
8 9C 51
8 7 6 5 4 3 2 1
1P1.0 2 3 4 5 6 7 8
P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17
J6 CON8 /K1E3Y
1
INT01 2
INT1/P 3 3 INT0/P 3 2
CON1
15 14
T1/P 3 5 T0/P 3 4
以下主要对发送电路、接收电路、显示电路与键盘的 接口电路的单片机管脚分配进行分析。
设计中我们使用1602C液晶来显示距离的数据变化、。 试验中我们选择MCU的I/O口P0和P2作为数码管的控 制端口。另外在发送电路和接收电路中采用CPU的11 管脚作为数据发送端和CPU的10管脚作为接收端。 EA（第31脚）为访问外部/内部程序内存选通信号。 由于程序量不大，利用89C51片内的4K程序内存足够， 不必使用外部内存，因此，EA接+5V。
二 调试开发环境 keil c51编译环境 单片机开发板
三 分析与设计
单片机电路原理分析 单片机电路在其中起决定性的中枢控制作用。 它首先负责对接收器接收到来自超声波接 受系统发来的数据，进行处理并且送入显 示电路。其次负责超声波发射器的发送控 制，此外单片机还负责对键盘的管理，实 现人机交互控制。
毕业设计(论文)PPT答辩-高精度超声波测距仪的设计和实现共41页
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
毕业设计（论文）PPT答辩-高精度超声 波测距仪的设计和实现
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用至高无个的法。— —西塞 罗
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
毕业设计（论文）PPT答辩-高精度超声 波测距仪的设计和实现
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用至高无个的法。— —西塞 罗
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
超声波测距仪设计本科毕设PPT
05 系统测试与优化
系统测试方案
01
02
03
测试环境
在室内和室外环境下分别 进行测试，以模拟实际应 用场景。
测试设备
使用高精度计时器和测距 仪作为参照设备，确保测 试结果的准确性。
测试方法
分别对测距仪的测距范围、 精度、响应速度等关键性 能指标进行测试。
系统测试结果
测距范围
在室内环境下，测距仪的最远测 距范围为10米，精度为±2厘米； 在室外环境下，最远测距范围为
超声波测距仪设计本科毕设
目录
• 引言 • 超声波测距原理 • 硬件设计 • 软件设计 • 系统测试与优化 • 结论与展望
01 引言
毕设背景
01
超声波测距技术在现代工业、医 疗、交通等领域有广泛应用，如 机器人避障、汽车倒车辅助、无 人机高度检测等。
02
随着技术的不断发展，超声波测 距仪在精度、稳定性、便携性等 方面仍有提升空间。
减小误差的方法
为了减小误差，可以采用高精度计时器和优化信号处理算法等方法。同 时，在实际应用中，需要注意环境温度对声速的影响，并进行适当的修 正。
03 硬件设计
超声波发射器设计
超声波发射器的作用
实际应用
超声波发射器是超声波测距仪中的重 要组成部分，负责产生超声波信号并 向外发射。
根据测距需求，选择合适的超声波频 率和功率，以确保测距精度和范围。
毕设目的
设计一款结构简单、 性能稳定、成本低廉 的超声波测距仪。
提高解决实际问题的 声波测距的基 本原理和实现方法。
毕设意义
为超声波测距技术的发展做出贡 献，推动相关领域的技术进步。
为本科生的实践能力和创新能力 培养提供支持，促进综合素质的
超声波测距报告PPT(详细指导)
所设计出来的超声波测距系统各模块如下图· 1所示
二 ︓ 设 计 方 法
超声波接收器
放大电路
检波电路
报警系统
89c52单片机
超声波发射器
放大电路
显示模块
图· 1
三 ︓ 设 计 过 程
3.2.2 超声波接收电路设计 由于超声波在空气中的传播过程中是有衰减的，如果距 离较远，那么超声波接收电路所接收到的超声波信号就会 比较微弱，因此需要对接收到的信号进行放大而且放大的 倍数也要比较大。超声波接收电路主要是由集成电路 CX20106A芯片电路构成的，CX20106A芯片电路可以对超 声波信号进行放大、限幅、带通滤波、峰值检波、整形、 比较等功能，比较完之后超声波接收电路会输出一个低电 平到单片机去请求中断，当即单片机停止计时，并开始去 进行数据的处理。 CX20106A芯片的前置放大器具有自动增益控制的功能， 当测量的距离比较近时，放大器不会过载；而当测量距离 比较远时，超声波信号微弱，前置放大器就有较大的放大 增益效果。
PNP s9012 12M 14PIN 16pin 40PIN 14pin 共阳极12pin 两个一对
1 1 1 1
10 2 2 2 2 2 2 2
1.2 1.44 0.94 1.44
0.05 0.16 0.1 0.1 0.21 3.17 1.8 5.47
电阻 电阻 电阻
三极管 直插晶振 插座 插座 插座 74LS04 4位数码管 分体超声 波收发器
总 结 报 告
超声波测距装置
I
电气
XX大学 XX学院
Hale Waihona Puke 项目名称：超声波测距装置项目负责人：XXX
项 目 简 介
组员：X 所在班级：X
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超声测距系统框图
AT89C51简介
• AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器 （FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性 能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。单片机的 可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件 采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造， 与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。 由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个 芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器。 AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种 灵活性高且价廉的方案。
超声波测距仪设计
姓名：姜翔 学号：0840308116 指导老师：宦健
内容提要
• • • • • • • • • 1.系统概述 2.系统硬件电路的设计 单片机部分 显示部分 发射部分 接收部分 测温部分 3.软件的设计 4.总结
系统概述
• 本论文详细介绍了超声波传感器的原理和 特性，以及单片机的性能和特点，并在分 析了超声波测距的原理和基础上，指出了 设计测距系统的思路和所需考虑的问题， 给出了以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。该系统电路设计合理、 工作稳定、性能良好、检测速度快、计算 简单、易于做到实时控制，并且在测量精 度方面能达到工业实用的要求。
•THANK YOU!!!
致谢
• 在这期问，许多人给与了我很多帮助。首先，我 要感谢学校给我这次实践机会。其次，我要感谢 我的指导老师宦健老师，衷心感谢他这几个月来 对我的严格要求和无私帮助。他给与了我很多帮 助，尤其在我们遇到各种难题，他总能引导我们 解决困难。更重要的是他不但帮助我解决了困难 而且教给了我解决困难的方法和做人的道理。再 次我要感谢所有给与我帮助的同学和老师，谢谢 他们给我的许许多多的帮助。同时向答辩委员会 审阅我论文的各位专家领导表示衷心的感谢。
单片机部分电路
Hale Waihona Puke 显示部分电路发射部分电路
接收部分电路
温度补偿电路
软件设计流程图
总结
• 这次毕业设计基本上实现了所要求的各项指 标，但由于时间、水平和经验方面的欠缺，本设 计在很多方面还有很多的不足，比如干扰、电路 设计合理性等问题，这些还需日后有待解决。通 过实际工程的设计也使我了解到书本知识和实际 应用的差别。在实际应用中遇到很多的问题，这 都需要我对问题进行具体的分析，并一步一步地 去解决它。这就让我认识到只有不断的学习才会 不断的提高。