超声波测距仪(毕业设计)
毕业设计方案超声波测距仪的设计方案
毕业设计方案超声波测距仪的设计方案1. 引言超声波测距仪是一种常用的测量设备，可以通过发送超声波信号并接收回波来测量距离。
本文将介绍一种基于超声波的测距仪设计方案，用于毕业设计项目。
2. 设计目标本设计方案的主要目标是设计一种精确、稳定、成本效益高的超声波测距仪。
具体而言，设计要求如下：- 测距范围：至少10米- 测量精度：在0.5%以内- 响应时间：小于100毫秒- 成本：尽可能低廉- 可靠性：能够在不同环境条件下稳定工作3. 设计原理超声波测距仪的工作原理是利用超声波在空气中传播速度恒定的特性，通过测量超声波的往返时间来计算距离。
一般来说，超声波测距仪由发射模块和接收模块组成。
发射模块：发射模块用于发送超声波信号，通常由脉冲发生器和超声波发射器组成。
脉冲发生器用于产生短暂的高频脉冲信号，驱动超声波发射器将信号转换成超声波信号并发射出去。
接收模块：接收模块用于接收反射回来的超声波信号，并将其转换成电信号。
接收模块一般由超声波接收器和信号处理电路组成。
超声波接收器将接收到的超声波信号转换成电信号，并通过信号处理电路进行放大、滤波和波形整形等处理，得到可用的测量信号。
距离计算：通过测量超声波的往返时间，可以计算出距离。
超声波在空气中的传播速度约为340米/秒，因此距离可以通过距离等于速度乘以时间的公式来计算。
4. 硬件设计硬件设计是实现超声波测距仪的关键。
以下是硬件设计方案的主要组成部分：超声波发射器和接收器：选择适当的超声波发射器和接收器是关键。
一般来说，发射器和接收器的频率应该相同，常见的频率有40kHz和50kHz。
此外，发射器和接收器需要具有相匹配的电特性，以确保信号的传输和接收的准确性。
脉冲发生器：脉冲发生器的设计应考虑到发射模块的需求，需要产生高频、短暂的脉冲信号。
常用的脉冲发生器电路有多谐振荡电路和555定时器电路等。
信号处理电路：接收到的超声波信号需要进行处理，以便得到可用的测量信号。
基于单片机的超声波测距仪论文
毕业设计（论文）题目：基于单片机的超声波测距仪摘要在空气介质中超声测距传感器因其性能好，价格低廉、使用方便，在现场机器人定位系统、车辆自动导航、车辆安全行驶辅助系统、城市交通管理和高速公路管理监测系统，以及河道、油井和仓库及料位的探测中都有应用。
由于超声波传播不易受干扰，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，如测距和物位测量等都可以通过超声波来实现。
为此，深入研究超声波的产生与传播规律、开发高性能超声波换能器及其收发电路，对于超声波检测技术的发展具有十分重要的现实意义。
本设计介绍了基于单片机控制的超声测距的原理：由STC89C52控制定时器产生一定频率脉冲，计算从发射到接收回波时间，从而得到实测距离，数据处理采用，显示距离，语音播报。
关键词：超声波，距离测量，语音播报，单片机ABSTRACTIn the air medium, ultrasonic range finder sensor because of its good performance, low price, convenient use, in the field of robot positioning system, automatic vehicle navigation, vehicle safety driving assist system, city traffic management and management of expressway monitoring system, as well as river, well and warehouse and material level detection used in. Because the ultrasonic wave propagation is not susceptible to interference, energy consumption slow, medium of communication in the longer distance, which are often used for ultrasonic distance measurement, such as the location and level measurement can be achieved by ultrasound. Therefore, in-depth study of ultrasonic generation and propagation, the development of high performance ultrasonic transducer and its transceiver circuit, the ultrasonic detection technology development has very important real sense. This article introduces the design of control based on single chip ultrasonic ranging principle: control by STC89C52 timer produces a certain frequency pulse, calculated from transmitting to receiving echo time, so as to obtain the measured distance, data processing using the temperature compensation, four digital tube display distance, voice broadcast.KEYWORDS: ultrasonic, range measurement, voice broadcast, singlechip目录第1章绪论 ...................................................................................................................................1.1 课题设计目的及意义...........................................................................................1.1.1设计的目的............................................................................................................1.1.2设计的意义............................................................................................................1.2 国内外研究动态...................................................................................................1.3 本课题研究的主要内容....................................................................................... 第2章总体方案 ..........................................................................................................................2.1 方案选择................................................................................................................2.2 超声波测距仪的设计思路 ..................................................................................2.2.1 超声波测距原理 .................................................................................................2.2.2 超声波测距原理框图........................................................................................2.3 使用元件选择 ....................................................................................................... 第3章系统的硬件结构设计....................................................................................................3.1 STC89C52单片机的功能及特点........................................................................3.2 单片机最小系统...................................................................................................3.3 语音播报................................................................................................................3.4 显示单元................................................................................................................ 第4章系统的软件设计.............................................................................................................4.1 主程序流程图 .......................................................................................................4.2 超声波发生子程序和超声波接收中断程序 .....................................................第5章超声波测距接收.............................................................................................................5.1 HC-SR04模块.......................................................................................................5.2 T40、R40超声波传感器简介.............................................................................5.2.1 超声波传感器的基本介绍...............................................................................5.2.2 超声波传感器的主要应用...............................................................................5.2.3 超声波传感器的工作原理...............................................................................5.3 超声波发射电路...................................................................................................5.4 超声波接收电路...................................................................................................5.5 超声波接收过程...................................................................................................5.6 接收数据处理 ....................................................................................................... 第6章总结...................................................................................................................................... 致谢............................................................................................................................................... 参考文献 .......................................................................................................................................... 附录1原理图................................................................................................................................. 附录2主要源程序........................................................................................................................ 诚信声明第1章绪论1.1 课题设计目的及意义1.1.1设计的目的随着科学技术的快速发展，超声波在测距中的应用越来越广。
超声波测距仪_毕业设计
毕业设计（论文）题目:超声波测距仪专业:机电一体化班级:04413学号:23姓名:万继余指导老师:罗垂敏成都电子机械高等专科学校二〇〇七年六月摘要超声波具有指向性强，能量消耗缓慢，传播距离较远等优点，所以，在利用传感器技术和自动控制技术相结合的测距方案中，超声波测距是目前应用最普遍的一种，它广泛应用于防盗、倒车雷达、水位测量、建筑施工工地以及一些工业现场。
本课题详细介绍了超声波传感器的原理和特性，以及Atmel公司的AT89C51单片机的性能和特点，并在分析了超声波测距的原理的基础上，指出了设计测距系统的思路和所需考虑的问题，给出了以AT89C51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。
关键词：超声波单片机测距A T89C51AbstractUltrasonic wave has strong pointing to nature ,slowly energy consumption ,propagating distance farther ,so, in utilizing the scheme of distance finding that sensor technology and automatic control technology combine together ,ultrasonic wave finds range to use the most general one at present ,it applies to guard against theft , move backward the radar , water level measuring , building construction site and some industrial scenes extensively。
基于51单片机的超声波测距系统的毕业设计
基于51单片机的超声波测距系统的毕业设计超声波测距系统是一种常见的非接触式测距技术，通过发送超声波信号并测量信号的回波时间来计算距离。
本文将介绍基于51单片机的超声波测距系统的毕业设计。
首先，我们需要明确设计的目标。
本设计旨在通过51单片机实现一个精确、稳定的超声波测距系统。
具体而言，我们需要实现以下功能：1.发送超声波信号：通过51单片机的IO口控制超声波发射器，发送一定频率和波形的超声波信号。
2.接收回波信号：通过51单片机的IO口连接超声波接收器，接收并放大返回的超声波信号。
3.信号处理：根据回波信号的时间延迟计算出距离，并在显示器上显示出来。
4.稳定性和精确性：设计系统时需考虑测量过程中误差的影响，并通过合适的算法和校准方法提高系统的稳定性和精确性。
接下来，我们需要选择合适的硬件和软件配合51单片机实现上述功能。
硬件方面：1.51单片机：选择一款性能稳定、易于编程的51单片机，如STC89C522.超声波模块：选择一款合适的超声波传感器模块，常见的有HC-SR04、JSN-SR04T等。
模块一般包括发射器和接收器，具有较好的测距性能。
3.显示设备：选择合适的显示设备，如7段LED数码管或LCD显示屏，用于显示测距结果。
软件方面：1.C语言编程：使用C语言编写51单片机的程序，实现超声波测距系统的各项功能。
2.串口通信：通过串口与上位机进行通信，可以对系统进行监控和远程控制。
3.算法设计：选择合适的算法计算超声波回波时间延迟，并根据时间延迟计算距离值。
在设计过程中，我们需要进行以下步骤：1.硬件连接：按照超声波模块的说明书，将模块的发射器和接收器通过杜邦线与51单片机的IO口连接。
2.软件编程：使用C语言编写51单片机的程序，实现超声波模块的控制、信号接收和处理、距离计算等功能。
3.系统测试：进行系统的功能测试和性能测试，验证系统的可靠性和准确性，同时调试系统中出现的问题。
4.系统优化：根据测试结果，对系统进行优化，提高系统的稳定性和精确性。
(完整版)基于单片机的超声波测距仪毕业设计
目录摘要 (1)Abstract (2)第1章绪论 (3)1.1 课题研究的目的与意义 (3)1.2 国内外研究动态 (3)1.3 论文主要内容 (4)第2章系统的总体设计 (5)2.1 设计方案 (5)2.2 系统的硬件选型 (5)2.2.1 单片机选型 (5)2.2.2 超声波传感器选型 (6)2.2.3 超声波接收芯片选型 (6)2.2.4 显示器选型 (7)第3章系统的硬件设计 (8)3.1 基本系统构成 (8)3.1.1 系统电源电路 (9)3.1.2 超声波发射电路 (9)3.1.3 超声波接收电路 (10)3.1.4 晶振电路 (11)3.1.5 复位电路 (11)3.1.6 显示电路 (12)3.1.7 报警电路 (13)3.2 电路原理图 (13)3.3 PCB图 (14)第4章系统的软件设计 (15)4.1 软件keil的简介 (15)4.2 主程序流程 (16)4.3 超声波收发模块程序设计 (16)4.3.1 超声波收发中断子程序 (17)4.3.2 距离测算子程序 (19)4.4 显示模块程序设计 (20)4.4.1 初始化程序 (22)4.4.2 显示程序 (22)4.4.3 延时程序 (23)4.5 现场实测距离显示 (25)第5章结论 (26)5.1 总结 (26)5.2 系统实物图形 (27)5.3 展望 (27)致谢 (28)参考文献 (29)附录 (30)摘要本文阐述了基于51单片机的超声波测距仪的设计过程和运行结果。
AT89C51单片机控制定时器产生方波脉冲，同时计时器T1开始计时。
发出的超声波在空气中传播，而后遇到障碍物体的表面时超声波折返，超声波接收模块接收返回的超声波信号并且把超声波信号转化为电信号。
计时器记录超声波往返所用的时间，从而由51单片机计算得到实测距离。
再使用四位数码管显示距离。
硬件电路由超声波发射电路、超声波接收电路、电源电路、四位数码管显示电路、电铃报警电路、12MHz晶振电路等组成。
毕业设计 基于超声波测距的倒车雷达设计 好
毕业设计基于超声波测距的倒车雷达设计好一、背景和研究意义随着汽车普及率的不断提高，车辆在道路上的行驶和停车都成为人们生活中常见的场景。
而在停车行为中，倒车就成为了比较危险的行为，往往容易发生事故。
因此，倒车雷达的应用正越来越受到人们的重视。
倒车雷达是一种能够勘测车辆周围环境并辅助驾驶员开车的系统，它能够利用超声波测距原理快速测量车与后方障碍物之间的距离，并在必要的时候发出警示声音，提醒驾驶员及时停车，避免碰撞。
因此，在汽车行业中，倒车雷达越来越受到关注，开发和研究倒车雷达的技术也日渐成熟。
本文基于超声波测距的原理，设计了一种倒车雷达系统，旨在提高驾驶员倒车的安全性和便利性，为驾驶员提供更加完善的倒车辅助系统，为减少车辆事故带来新的技术支持。
二、设计原理超声波倒车雷达主要是通过超声波感应距离，掌握车辆行驶路线，快速监测停车时的障碍物情况，提醒人们注意，避免碰撞发生。
超声波测距，是测量距离的一种常用方法，具有广泛的应用。
在倒车雷达中，超声波传感器负责发射和接收超声波信号。
当超声波传感器发射出信号时，经过一定的时间后接收器接收到了回波信号。
此时，系统能够计算出障碍物与传感器之间的距离。
例如，在设计的倒车雷达中，将各个传感器布置在车辆的四周，对车辆周围的环境进行监控，同时，安装上数字显示屏和声音提示装置，形成一个完整的倒车雷达系统。
三、设计流程1.硬件选取倒车雷达的主要组成部分包括传感器、控制器和显示器。
这里选择超声波传感器来进行测量距离，并选用单片机作为控制器，通过硬件连接实现传感器和显示器的协同工作。
2.硬件电路设计超声波传感器和单片机之间需要一个连接器来传输测量数据，实现数据传输的同时，还需保证传输的效率和精度。
此次实验中选用了串口通信的方式，通过串口将传感器测量到的距离值传输到单片机中，再将数据传输到显示器上。
3.软件设计设计的倒车雷达是建立在单片机开发的搭建之上的。
通过编码实现了超声波测距原理、数据传输、数据显示在显示器上并且有警告声音提示的功能。
毕业设计方案超声波测距仪的设计方案
摘要本设计采用以AT89S58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。
整个电路采用模块化设计，由主程序、预置子程序、发射子程序、接受子程序、显示子程序、语音播报子程序等模块组成。
发射模块发射超声波，接受模块接受回波，单片机计算距离，显示测量结果。
各探头的信号经单片机综合分析处理，实现超声波测距仪的各种功能。
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。
超声波测距今年来得到了广泛的应用。
本设计的优点在于超声波明显特征是方向性好，穿透性强。
尤其是在光不透明的固体中，它碰到杂质或分界面就有显著地反射。
用超声波测距离时通过测量发射的超声波与接受到被测物体反射的回波之间的时间差来确定的。
关键词：AT89S51，超声波，测距目录第一章绪论11.1课题设计目的及意义11.1.1设计的目的11.1.2设计的意义11.2超声波测距仪的现状和发展11.2.1发展历史11.2.2 研究现状21.3本课题研究的主要内容3第二章系统方案论证42.1超声波测距仪的设计思路42.1.1超声波测距原理42.1.2超声波测距仪原理框图42.1.3课题设计的要求42.2超声波测距方法的选择42.3超声波发生器选择62.4超声波接受传感器62.5显示单元选择62.6语音播报电路选择72.7温度传感器的选择7第三章系统的硬件结构设计93.1 AT89S51单片机的功能及特点93.1.1主要性能参数93.1.2功能特性概述93.2单片机最小系统103.3单片机测距原理103.4超声波发射电路103.5超声波检测接收电路113.6温度补偿电路123.7显示单元电路133.7.1 12864液晶资料133.7.2 12864液晶基本特性143.8语音播报电路153.9无线发射与接收电路153.9.1APC240无线通信模块主要特点错误！未定义书签。
毕业设计开题报告—超声波测距
毕业设计(论文)开题报告学生：学号：所在学院：专业：通信工程设计(论文)题目：基于STM32的超声波测距仪指导教师：2014年2月25日开题报告填写要求1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。
此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2．开题报告容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）；4．有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。
如“2004年4月26日”或“2004-04-26”。
毕业设计（论文）开题报告1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：文献综述一、课题研究背景、目的和意义传感器技术是现代信息技术的主要容之一，信息技术主要包括计算机技术、通信技术和传感器技术，计算机技术相当于人的大脑，通信相当于人的神经，而传感器就相当于人的感官。
比如温度传感器、光电传感器、湿度传感器、超声波传感器、红外线传感器、压力传感器等等，其中超声波传感器在测量方面有着广泛、普遍的应用。
利用单片机控制超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且测量精度较高。
超声波测距是一种典型的非接触测量方式。
超声波在气体、液体及固体中以不同速度传播，定向性好、能量集中、传输过程中衰减较小、反射能力较强。
且超声波测距系统结构简单、电路易实现、成本低、速度快，所以在工业自动控制、建筑工程测量和机器人视觉识别等领域应用非常广泛。
超声波测距-毕业设计论文完整版.doc
摘要随着社会的发展，人们对距离或长度测量的要求越来越高。
在社会生活中应用超声波测距技术已很广泛，如汽车倒车雷达、测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。
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，因而超声测距技术的研究和开发具有实际意义。
本文介绍了一种利用超声波测距的系统，该系统是一种基于STC12C2052 单片机的超声波测距系统，它根据超声波在空气中传播的反射原理，以超声波传感器为检测部件，应用单片机技术和超声波在空气中的时间差来测量距离。
该系统主要由主控制器模块、超声波发射模块、超声波接收模块和显示模块等四个模块构成。
通过单片机的I/O口控制超声波发射电路发出40KHz的超声波，反射波经由超声波检测接收电路、放大电路送入单片机外部中断端，通过计算超声波的发射和返回的时间，确定超声波发生器和反射物体之间的距离，完成测距。
该系统可实现4米内测距，盲区20厘米。
关键词：超声波；测距；单片机AbstractWith the development of society, the demand on the measurement of distance or length is increasing. It is applied widely by ultrasonic to measure distance,such as cars reversing radar，range finder and level measurement and so on.Because of the strong point of ultrasonic, low energy consumption,long distance transporting in media, thus it is practical and significant to measure distance by ultrasonic.In this paper ,it introduces a system to measure distance by ultrasonic,which is based on the STC12C2052.The theory is based on the principles of reflection of ultrasonic spreading in the air. The system uses ultrasonic sensors as a detector, and applies MCU and the time difference of ultrosonic spreading in the air to measure the distance. The system consists of the main controller module, ultrasonic transmitter module, ultrasonic receiver module and display module. The MCU I / O port controls ultrasonic transmitter to send 40 KHz ultrasonic, and the reflecting singal is received by the ultrasonic receiver circuit, and it is amplified,and finally,it starts the interruptor of the MCU.The MCU calculates the time of launch and return of ultrasonic to get the disctance between the ultrasonic generator and the reflective objects. The range of measurement is within four meters,with the blind spot of 20 cm。
超声波毕设文献综述(可编辑修改word版)
随着传感器和单片机控制技术的不断发展，非接触式检测技术已被广泛应用到多个文领域。
目前，典型的非接触式测距方法有超声波测距、CCD 探测、雷达测距、激光测距等。
但是雷达测距容易受到电磁波的影响，激光测距成本太高等因素。
与前几种测距方献式相比，超声波测距可以直接测量近距离目标，而且覆盖面积较大的优点。
目前，超声波测距已普遍在液体测量、移位机器人定位和避障等领域，应用前景广阔。
无庸置疑，综未来的超声波测距仪将与自动化智能化接轨，与其他的测距仪集成和融合，形成多测距仪。
随着测距仪的技术进步，测距仪将从具有单纯判断功能发展到具有学习功能，最终述发展到具有创造力。
在新的世纪里，面貌一新的测距仪将发挥更大的作用。
近几十年来，国内科研人员在超声波回拨信号处理方法、新型超声波换能器研发、超声波放射脉冲选取等方面进行了大量的理论分析与研究，并针对超声波测距的常见影响因素提出了温度补偿、接收回路串如自动增益调节环节等提高测距精度的措施来提高测量精度。
如童峰、杨奕淳、程晓亮等先后在该方面做了大量研究。
根据前人的研究，本设计主要是在提高测量精度。
本设计采用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。
系统由 AT89C51 单片机、发射电路、接收电路、超声波传感器探头、八段 LED 数码显示管组成。
两个探头的信号经单片机综合分析处理，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。
所设计的测距仪能测的范围为40---650cm，最大误差不超过1%。
实验方案：本设计采用以 AT89C51 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。
系统由 AT89C51 单片机、发射电路、接收电路、超声波传感器探头、八段 LED 数码显示管组成。
实现原理与过程：由单片机产生 40kHz 的方波，但是这个方波太弱需要经过放大才能驱动超声波发生器，经过放大后，超声波传感器发射端震荡发射超声波。
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毕业设计毕业设计题目：超声波测距仪的设计学生姓名：学号：系别：专业班级：指导教师姓名及职称：起止时间：摘要现代的社会已经进入了飞速发展的阶段，人们在各个领域对测距仪的应用，有越来越广泛的需求。
针对愈发广泛的应用需求，设计一种经济实用﹑准确度高﹑响应灵敏的测距仪很有必要，而本文设计的超声波测距仪恰好满足以上要求。
由于超声波具有指向性强和传送距离远等优点，人们很容易利用超声波制成测距仪。
为了实现测距功能，本设计以AT89S51芯片为核心，再结合4位一体共阴LED数码管、超声波传感器模块和12.0M晶振等器件。
系统里包括了单片机系统，LED显示电路，复位电路以及超声波发射接收电路。
关键词超声波测距仪 AT89S51芯片AbstractModern society, has entered a stage of rapid development. Application of range finder in many fields , has a growing demand. In order to meet the increasing demands , it is necessary to design an economical range finder, which has a high accuracy and a sensitive response. The ultrasonic range finder designed in this thesis just satisfies the above requirements.Because of good directivity and long transmission of ultrasonic, it is easy to fabricate an range finder by ultrasonic. In order to achieve the function of measuring distance , ultrasonic range finder is designed with AT89S51 chip as the core. It also contains four in one common cathode LED digital tube, ultrasonic sensor module, and 12.0M crystal . The ultrasonic range finder is made up ofa single-chip system, LED display circuit, reset circuit, and an ultrasonic transmitting and receiving circuits. Key words：Ultrasonic Range finder AT89S51 chip目录第1章绪论 (1)1.1设计的背景 (1)1.2设计的意义 (1)第2章超声波测距原理 (2)2.1 超声波简介 (2)2.2 超声波测距原理 (2)2.3 超声波传感器 (3)第3章方案论证 (4)3.1 设计思路 (4)3.2 系统结构设计 (5)第4章主要元件介绍 (6)4.1单片机AT89S51 (6)4.1.1 AT89S51简介 (6)4.1.2 AT89S51的主要性能特点 (6)4.1.3 管脚说明 (7)4.2超声波传感器HC-SR04 (8)4.2.1端口介绍 (8)4.2.2主要技术参数 (8)4.2.3基本工作原理 (8)4.2.4超声波时序图 (9)4.2.5模块线路图 (10)4.2.6最远探测距离调节 (11)4.3 74HC573器件 (11)4.3.1定义 (11)4.3.2原理说明： (12)第5章硬件电路设计 (13)5.1电源电路： (13)5.2复位电路： (13)5.3显示电路： (14)5.4超声波传感器电路 (14)第6章系统误差分析 (15)6.1 误差分析的先决条件 (15)6.2误差分析表 (15)6.3误差分析 (16)6.4误差分析总结 (17)第7章总结 (18)参考文献 (18)致谢 (20)附录1 整体电路图 (20)附录2 测量现场图 (21)附录3 程序清单 (22)第1章绪论1.1设计的背景如今，社会的发展不断带动了人们对测量长度或距离需求的提高。
以前传统的测距方法在许多场合已不能满足人们愈发广泛的应用需求，比如是在管道长度﹑井深﹑液位等场合的测量。
特别是在要求实时测距的情况下，传统的测距方法不能完成测量任务。
在此背景下便产生了非接触式的测量需求。
采取非接触式对距离进行测量的工具，最可靠便捷的是无线测距仪。
目前，超声波测距，微波雷达测距和激光测距三种测距方式是现在通过波的形式进行测距的主要技术。
其中，雷达测距仪和激光测距仪的制作难度较高，造价高昂，很难普及到普通人们的日常应用，并且在使用过程中有其局限性，如激光易受外界光影响，微波雷达易受电磁场影响。
而超声波测距仪具因其受外界影响较小，测量速度快，制作简单，造价低廉，准确可靠等优点，被越来越多的人使用。
目前，国内外超声波测距方面的研究水平和方向各有不同，某些方面已取得一定应用，能精确地测量距离，如管道长度﹑井深﹑液位等场合。
但超声波测距仪有与其它系统工具组合应用的发展方向，比如现在已被广泛使用的可语音播报的汽车倒车雷达，有自动避障行走功能的机器人等。
所以超声波测距仪未来在各个领域的发展空间很大，发挥越来越重要的作用，满足愈发广泛的应用需求。
1.2设计的意义目前，随着我国城市化进程不断加快，城市规模扩大，城市人口数量激增，城市给排水系统压力越来越大。
更加上历史原因以及种种不可忽视的原因，比如拆迁问题，排水系统建设往往跟不上城市建设的脚步。
每当暴雨来袭，新闻里总会看到街道积水，给市民的生活带来极大的不便。
因此，对排水系统中重要一环的箱涵进行排污疏通治理必不可少。
由于人们的环保意识不足，随地乱扔垃圾的现象经常出现，所以容易导致排水系统箱涵内积累大量杂物，在加上箱涵的容积较小，人们不能亲自清理。
所以人们选择了机器人这科技产物，对箱涵进行疏通清理。
而设计研制箱涵排水疏通移动机器人的自动控制系统，保证机器人在箱涵自由排污疏通，是箱涵排污疏通机器人的设计研制的核心部分，控制系统核心部分就是超声波测距仪的研制[1]。
从上面的例子可看出，超声波测距仪的设计意义在与结合生活实际设计出简便实用超声波测距仪，为人类服务。
第2章 超声波测距原理2.1 超声波简介（1）定义物体振动，就会发出声音。
这么简单的道理我们都知道。
我们把物体振动发出的机械波称之为声波。
但是在正常的情况下，超声波是不能被人们听见的。
因为超声波的频率超过了人们听觉的极限。
科学研究表明，人耳听到的的声波频率范围为20~20000赫兹。
而超声波的频率正好超过20000赫兹。
（2）产生方式产生超声波的方式与我们平时听到的声波的产生方式没什么区别。
都是物体振动的机械波以纵波的形式在空气介质中传播。
但不同的是可闻声的频率较低，波长较长，所以在一定范围内以直线传播的方向性较差。
然而超声波的频率较高，波长叫短，所以在一定范围内以直线传播的方向性较好。
在本设计的超声波传感器中，当传感器模块收到高电平TTL 信号后，压电晶片就会振动，发出超声波。
（3）波型超声波的应用波型有许多种，有横波、纵波、兰姆波和表面波(瑞利波)，可通过声波的传播方向与物体振动方向的关系来辨别。
超声纵波是本设计应用的波型。
2.2 超声波测距原理超声波测距仪测量距离利用的就是波的反射特性。
测量前，要将超声波测距仪水平对准被测物体，被测物体附近无其他干扰物。
开始测量时，测距仪就会发射出超声波，等待超声波返回，并同时计时。
当接收到反射超声波时，就会立即停止计时，将获得的时间通过公式来计算测距仪与被测物体的距离。
测量距离S 为vt S 21 式中 v ——传播速度；t 21——单向传播时间。
由上式可知，影响测量距离精度的主要因素是计时精度和传播速度。
所以如果要提高测量距离的精度，就要提高计时精度，和尽量选择正常的传播速度（传播速度易受温度等影响）。
2.3 超声波传感器定义：能发射和接收超声波的传感器叫超声波传感器。
目前电声型传感器与流体动力型传感器是常用的超声传感器。
超声波传感器探头的结构形式有许多种，如果接收表面波的是表面波探头，只接收纵波的是直探头，只接收横波的是斜探头。
当然还有收发一体式探头和收发分体式双探头。
由于设计的需要，所以本次选用的是收发分体式双探头传感器，即一个探头发送超声波，另一个探头接收超声波。
超声波传感器的选择对超声波的测量起关键作用。
如果超声波频率取得较低，虽探测距离较大，但容易收到外界杂音的影响。
如果超声波频率取得较高，就会在传播的过程中衰减严重，探测距离较短，分辨能力变强。
所以针对本设计的要求，本设计采用的是HC-SR04超声波传感器。
HC-SR04超声波传感器是压电传感器。
探头的组成部分有压电晶片、接头、楔块等。
这种探头有一个主要作用是发出超声波和接收反射波。
第3章方案论证3.1 设计思路本次毕业设计的主要技术指标有两个，一个是测量范围为0.40~5.00m，另一个是测量精度为0.01m。
要完成这两个指标虽有点压力，并不困难。
首先，我认识到超声波的优势特点就是指向性强，传送距离远，方向性好等，对于距离的测量非常适合。
同时，因其超声波测距原理通俗易懂，计算处理数据简单，设计的结构简单，并且在测量精度上能达到各种场合的要求。
完全能设计出一个成本低廉，工作稳定可靠的超声波测距仪。
目前，市面上已经有了专用的超声波集成电路。
但是专用的集成电路测量精度并不是很高，只能达到厘米级，只能满足一般的测距要求。
如果要制成更高精度毫米级别的超声波测距仪，就要对其产生的误差进行分析，并进行相应的补偿，比如用温度传感器对超声波的传播速度进行温度补偿。
由于本设计要求的测量精度为0.01m，不需要太高的测距要求。
所以要满足其要求选用12.0M晶振和HC —SR04的超声波传感器就行了。
设计出超声波测距仪的方式有许多种。
一种就是使用专用集成电路设计的测距仪，使用专用集成电路的最大优点是使用简单方便，但是它的缺点也很明显，就是只有单一的测距功能，并且制作成本高，不利于推广使用。
另一种就是基于CPLD的超声波测距仪。
它的优点是集成度高，开发周期短，利于开发多功能的超声波测距设备。
但是它的编程语言是硬件描述语言，我不太擅长，所以最后不选择这种设计方式。
还有一种是以单片机为核心的超声波测距仪。
使用大学期间主要学习的是单片机系统，再加上使用单片机对控制传感器方面容易和计算简单，能很好地操控整个设计。