基于单片机超声波测距项目实验报告
超声波测距仪设计实训报告
超声波测高仪设计实训报告姓名学号院（系）专业、年级2014年1月10日摘要超声波指向性强,能量消耗缓慢,在介质中传播的距离较远,因此超声波经常用于障碍物的距离测量。
由于超声波可做到无接触检测距离,这一特性用在人体或其它物体高度的测量上会变得非常方便。
测高前先利用超声波测出发射头与地面的高度H1并存入单片机,然后将被测物移入测量区内测得上表面距离H2,用单片机算出两者之差就是被测物体的实际高度。
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。
整个电路采用模块化设计，由主程序、中断程序、发射子程序、接收子程序、显示子程序等模块组成。
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。
一、超声波测高原理超声波是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射和接收回波的时间差t,然后求出距离S=Ct/2，式中的C为超声波波速。
利用超声波测高前先用超声波测出发射头与地面的高度H1并存入单片机，然后将被测物体移入测量区内测得上表面距离H2，用单片机算出两者之差就是被测物体的实际高度。
超声波测高实现原理二、系统硬件设计1.系统结构设计整体电路的控制核心为单片机AT89C51。
超声波发射和接收电路中都对相应信号进行整形及放大，以保证测量结果尽可能精确。
超声波探头接OUT口实现超声波的发射和接收。
另外还有温度测量电路测量当时的空气温度，等到把数据送到单片机后使用软件对超声波的传播速度进行调整，使测量精度能够达到要求。
整体结构图包括超声波发射电路、超声波接收电路、放大电路、比较震荡电路、单片机电路、键盘输入电路、电源电路、复位电路、显示电路、温度测量电路及温度补偿电路等几部分模块组成。
超声波测距系统结构图如下图所示：超声波测距系统结构图三、具体实现操作1.实现步骤：（1）40kHz 脉冲的产生与超声波发射测距系统中的超声波传感器采用UCM40的压电陶瓷传感器，它的工作电压是40kHz的脉冲信号，这由单片机执行下面单片机P1.0端口，单片机执行上面的程序后，在P1.0 端口输出一个40kHz的脉冲信号，经过三极管T放大，驱动超声波发射头UCM40T，发出40kHz的脉冲超声波，且持续发射200ms。
实训报告超声波测距仪
一、实训目的本次实训旨在通过实际操作，掌握超声波测距仪的设计、制作和调试方法，了解超声波测距的原理和特点，提高动手能力和创新思维。
二、实训内容1. 超声波测距原理超声波测距仪是利用超声波的传播速度和反射原理进行距离测量的设备。
当超声波发射器发射超声波信号后，遇到障碍物会反射回来，接收器接收反射信号，通过计算超声波往返时间，即可得到距离。
2. 超声波测距仪设计（1）硬件设计本次实训所设计的超声波测距仪主要由以下模块组成：1）超声波发射模块：采用超声波发射器产生40kHz的超声波信号。
2）超声波接收模块：采用超声波接收器接收反射回来的超声波信号。
3）单片机模块：采用AT89S51单片机作为主控制器，负责控制超声波发射、接收、数据处理和显示。
4）显示模块：采用四位共阳数码管显示距离。
5）电源模块：采用稳压电源为整个系统供电。
（2）软件设计1）初始化：设置单片机工作状态，初始化各个模块。
2）超声波发射：单片机控制超声波发射器发射超声波信号。
3）超声波接收：单片机控制超声波接收器接收反射回来的超声波信号。
4）数据处理：计算超声波往返时间，根据超声波在空气中的传播速度，计算出距离。
5）显示：将计算出的距离显示在数码管上。
3. 超声波测距仪调试（1）硬件调试：检查各个模块的连接是否正确，确保电路正常工作。
（2）软件调试：编写程序，调试单片机控制程序，使超声波测距仪能够正常工作。
三、实训过程1. 硬件制作（1）按照电路图连接各个模块，焊接电路板。
（2）组装超声波发射器、接收器和数码管。
2. 软件编写（1）根据超声波测距原理，编写程序实现超声波发射、接收、数据处理和显示功能。
（2）调试程序，确保超声波测距仪能够正常工作。
3. 调试与测试（1）检查电路连接是否正确，确保电路正常工作。
（2）调试单片机控制程序，使超声波测距仪能够正常工作。
（3）进行实际测量，测试超声波测距仪的测量精度和稳定性。
四、实训结果与分析1. 测量精度通过实际测量，超声波测距仪的测量精度在1厘米以内，满足日常使用要求。
超声波测距实验报告教材
电子信息系统综合设计报告超声波测距仪目录摘要 (3)第一章绪论 (3)1.1 设计要求 (3)1.2 理论基础 (3)1.3 系统概述 (4)第二章方案论证 (4)2.1 系统控制模块 (5)2.2距离测量模块 (5)2.3 温度测量模块 (5)2.4 实时显示模块 (5)2.5 蜂鸣报警模块 (6)第三章硬件电路设计 (6)3.1 超声波收发电路 (6)3.2 温度测量电路 (7)3.3 显示电路 (8)3.4 蜂鸣器报警电路 (9)第四章软件设计 (10)第五章调试过程中遇到的问题及解决 (11)5.1 画PCB及制作 (11)5.2 焊接问题及解决 (11)5.3 软件调试 (11)实验总结 (12)附件 (13)元器件清单 (13)HC-SR04超声波测距模块说明书 (14)电路原理图 (16)PCB图 (16)程序 (17)摘要该系统是一个以单片机技术为核心,实现实时测量并显示距离的超声波测距系统。
系统主要由超声波收发模块、温度补偿电路、LED显示电路、CPU处理电路、蜂鸣器报警电路等5部分组成。
系统测量距离的原理是先通过单片机发出40KHz 方波串，然后检测超声波接收端是否接收到遇到障碍物反射的回波，同时测温装置检测环境温度。
单片机利用收到回波所用的时间和温度补偿得到的声速计算出距离，显示当前距离与温度，按照不同阈值进行蜂鸣报警。
由于超声波检测具有迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制的特点，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在生产生活中得到广泛的应用，例如超声波探伤、液位测量、汽车倒车雷达等。
关键词：超声波测距温度测量单片机 LED数码管显示蜂鸣报警第一章绪论1.1设计要求设计一个超声波测距仪，实现以下功能：(1)测量距离要求不低于2米；(2)测量精度±1cm；（3）超限蜂鸣器或语音报警。
1.2理论基础一、超声波传感器基础知识超声波传感器是利用晶体的压电效应和电致伸缩效应，将机械能与电能相互转换，并利用波的特性，实现对各种参量的测量。
超声波测距仪单片机课设实验报告总结计划学习材料.doc
微机原理与单片机系统课程设计评语：考勤 10 分守纪10分过程30分设计报告30分答辩20分总成绩（100分）专业：轨道交通信号与控制班级：交控 1305姓名：贺云鹏学号：201310104指导教师：李建国兰州交通大学自动化与电气工程学院2015 年12月30日超声波测距仪设计1设计说明1.1 设计目的超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。
超声波测距主要应用于倒车提醒、建筑工地、工业现场等的距离测量。
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。
超声波能以一定速度定向传播、遇障碍物后形成反射，利用这一特性，通过测定超声波往返所用时间就可计算出实际距离，从而实现无接触测量物体距离。
超声波测距迅速、方便，且不受光线等因素影响，广泛应用于水文液位测量、建筑施工工地的测量、现场的位置监控、振动仪车辆倒车障碍物的检测、移动机器入探测定位等领域。
1.2 设计方法本课题包括数据测距模块、显示模块。
测距模块包括一个 HC-SR04超声波测距模块和一片 AT89C51单片机，该设计选用 HC-SR04超声波测距模块，通过HC-SR04发射和接受超声波，使用 AT89C51单片机对超声波进行计时并根据超声波在空气中速度为 340 米每秒的特性计算出距离。
显示模块包括一个 4 位共阳极LED数码管和 AT89C51单片机，由 AT89C51单片机控制数码管动态显示距离。
1.3 设计要求采用单片机为核心部件，选用超声波模组，实现对距离的测量，测量距离能够通过显示输出 (LED，LCD)。
2设计方案及原理2.1 超声波测距模块设计HC-SR04超声波测距模块可提供 2cm-400cm的非接触式距离感测功能，测距精度可达高到 3mm。
模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。
基于单片机的超声波测距仪的设计与实现可行性研究报告
基于单片机的超声波测距仪的设计与实现可行性研究报告目录摘要 (4)1 绪论 (5)1.1 课题背景，目的和意义 (5)1.2现阶段本课题相关研究现状 (6)1.3 方案论证 (7)1.4本设计相关说明 (9)1.5基于单片机的超声波测距系统 (9)1.6硬件的设计 (11)1.7论文结构的设计 (11)1.8本章小结 (11)2 超声波测距仪的发射与接收系统 (12)2.1发射系统 (13)2.1.1超声波发射器 (13)2.1.2六位反向放大器74LS04 (14)2.1.3超声波发射电路设计 (14)2.2 接收系统 (15)2.2.1接收前置放大电路CX20106 (16)2.2.2 CX20106A的引脚注释 (16)2.2.3超声波接收电路设计 (17)2.3 发射与接收系统产品装配 (18)2.4本章小结 (18)3 信号的处理、控制与输出显示 (19)3.1 信号的处理与控制 (19)3.1.1 微处理器的介绍 (20)3.1.2微处理器AT89S52 (21)3.1.3 最小系统和复位电路 (23)3.2输出与显示 (24)3.2.1 LED数码管显示原理 (24)3.2.2 LED数码管驱动显示原理 (26)3.3信号的处理、控制与输出显示产品装配 (27)3.4本章小结 (28)4 系统软件的设计 (29)4.1超声波测距仪的算法设计 (30)4.2主程序 (30)4.3超声波发射子程序和超声波接收中断程序 (31)4.4.显示子程序 (32)4.5 本章小结 (33)5 电路调试及误差分析 (34)5.1电路的调试 (34)5.2系统的误差分析 (34)5.2.1声速引起的误差 (34)5.2.2单片机时间分辨率的影响 (36)5.3 展望设计 (37)5.4本章小结 (37)结论 (38)致谢 (39)附录 (42)附录一超声波测系统原理图 (42)附录二超声波测系统原理图安装图 (42)附录三超声波测系统原理图PCB图 (43)附录四超声波测距仪产品图 (43)附录五元器件清单 (44)附录六超声波测系统原理图C语言原程序........................... 错误！未定义书签。
超声波测距实训报告格式
一、实训目的1. 掌握超声波测距的基本原理和操作方法。
2. 学会使用超声波测距模块进行实际测量。
3. 熟悉超声波测距系统的硬件组成和软件编程。
4. 提高非接触式测距技术的应用能力。
二、实训时间2023年X月X日至2023年X月X日三、实训地点XXX实验室四、实训器材1. 超声波测距模块2. 单片机或微控制器（如Arduino）3. 连接线4. 电源5. 计算器6. 实验台五、实训原理超声波测距是基于超声波在介质中传播的速度和时间关系进行距离测量的技术。
当超声波从发射器发出后，遇到障碍物会被反射回来，接收器接收到反射波后，通过计算超声波往返时间，即可得到障碍物与发射器之间的距离。
六、实训步骤1. 硬件连接（1）将超声波测距模块的发射引脚和接收引脚分别连接到单片机或微控制器的数字输出和数字输入引脚。
（2）将电源连接到单片机或微控制器的电源引脚。
（3）将单片机或微控制器连接到电脑，用于程序下载和调试。
2. 软件编程（1）编写程序，设置超声波模块的引脚模式，包括发射和接收引脚的模式。
（2）编写程序，控制超声波模块发射超声波信号。
（3）编写程序，读取接收到的反射波信号，计算超声波往返时间。
（4）编写程序，根据超声波往返时间和声速计算距离。
3. 实验操作（1）将单片机或微控制器程序下载到设备中。
（2）将设备放置在合适的位置，确保超声波模块能够发射和接收信号。
（3）启动程序，观察距离显示结果。
4. 数据分析（1）记录不同测量条件下的距离值。
（2）分析距离值与实际距离之间的误差。
（3）讨论误差产生的原因。
七、实训结果1. 测量距离范围：0.3米至5米2. 测量精度：±1厘米3. 距离显示：通过单片机或微控制器显示，可实时更新八、实训总结1. 通过本次实训，掌握了超声波测距的基本原理和操作方法。
2. 学会了使用超声波测距模块进行实际测量，并了解了超声波测距系统的硬件组成和软件编程。
3. 提高了非接触式测距技术的应用能力，为今后的学习和工作打下了基础。
基于单片机的超声波测距开题报告
基于单片机的超声波测距开题报告毕业论文（设计）开题报告题目基于单片机的超声波测距1、本课题的研究意义，国内外研究现状、水平和发展趋势近年来，随着电子测量技术的发展，运用超声波作出精确测量已成可能。
随着经济发展，电子测量技术应用越来越广泛，而超声波测量精确高，成本低，性能稳定则备受青睐。
超声波是指频率在20kHz以上的声波，它属于机械波的范畴。
超声波也遵循一般机械波在弹性介质中的传播规律，如在介质的分界面处发生反射和折射现象，在进入介质后被介质吸收而发生衰减等。
正是因为具有这些性质，使得超声波可以用于距离的测量中。
随着科技水平的不断提高，超声波测距技术被广泛应用于人们日常工作和生活之中。
一般的超声波测距仪可用于固定物位或液位的测量，适用于建筑物内部、液位高度的测量等。
随着科学技术的快速发展，超声波将在测距仪中的应用越来越广。
但就目前技术水平来说，人们可以具体利用的测距技术还十分有限，因此，这是一个正在蓬勃发展而又有无限前景的技术及产业领域。
展望未来，超声波测距仪作为一种新型的非常重要有用的工具在各方面都将有很大的发展空间，它将朝着更加高定位高精度的方向发展，以满足日益发展的社会需求，如声纳的发展趋势基本为：研制具有更高定位精度的被动测距声纳，以满足水中武器实施全隐蔽攻击的需要；继续发展采用低频线谱检测的潜艇拖曳线列阵声纳，实现超远程的被动探测和识别；研制更适合于浅海工作的潜艇声纳，特别是解决浅海水中目标识别问题；大力降低潜艇自噪声，改善潜艇声纳的工作环境。
无庸置疑，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。
2、本课题的基本内容，预计可能遇到的困难，提出解决问题的方法和措施利用单片机控制超声波测距，发射器发出的超声波以速度υ在空气中传播，在到达被测物体时被反射返回，由接收器接收，其往返时间为t,由2/vts 即可算出被测物体的距离。
超声波测距仪单片机课设实验报告材料
微机原理与单片机系统课程设计专业：轨道交通信号与控制班级：交控1305姓名：贺云鹏学号： 201310104指导教师：建国交通大学自动化与电气工程学院2015 年 12 月 30 日超声波测距仪设计1 设计说明1.1 设计目的超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。
超声波测距主要应用于倒车提醒、建筑工地、工业现场等的距离测量。
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。
超声波能以一定速度定向传播、遇障碍物后形成反射，利用这一特性，通过测定超声波往返所用时间就可计算出实际距离，从而实现无接触测量物体距离。
超声波测距迅速、方便，且不受光线等因素影响，广泛应用于水文液位测量、建筑施工工地的测量、现场的位置监控、振动仪车辆倒车障碍物的检测、移动机器入探测定位等领域。
1.2 设计方法本课题包括数据测距模块、显示模块。
测距模块包括一个HC-SR04超声波测距模块和一片AT89C51单片机，该设计选用HC-SR04超声波测距模块，通过HC-SR04发射和接受超声波，使用AT89C51单片机对超声波进行计时并根据超声波在空气中速度为340米每秒的特性计算出距离。
显示模块包括一个4位共阳极LED数码管和AT89C51单片机，由AT89C51单片机控制数码管动态显示距离。
1.3 设计要求采用单片机为核心部件，选用超声波模组，实现对距离的测量，测量距离能够通过显示输出(LED，LCD)。
2 设计方案及原理2.1超声波测距模块设计HC-SR04超声波测距模块可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能，测距精度可达高到3mm。
模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。
当提供一个10uS以上正脉冲触发信号，该模块部将发出8个40kHz周期电平并检测回波。
一旦检测到有回波信号则输出回响信号。
超声波测距无线传输系统实验报告
超声波测距无线传输系统摘要：本系统利用声波反射原理,以MSP430单片机作为控制核心,实现超声波的发射和接收，通过测量超声波在发射源和被测物体间的传播时间来计算被测物体与发射探头间的距离，同时控制步进电机的转动, 实现正度45度的探测，并通过单片机无线收发功能传送数据，在单片机最小系统的液晶显示屏上显示所测物体的距离和坐标，可视化很强。
关键字：MSP430 超声波无线收发目录一、方案的论证1、40KHZ超声波波的产生方案一：由555产生一个稳定的40kHz载波信号，并由单片机控制它以产生间歇的发射波，此方法实现起来比较简单。
方案二：由非门进行振荡产生40kHz载波信号，此方案信号比较稳定，但需要特定频率的晶振，还可能需要分频电路，实现起来较为麻烦。
方案三：直接从FPGA分频得到40kHz的方波发射信号，频率稳定实现更为简单。
而且这种方法充分利用了FPGA资源，同时降低了硬件设计的复杂度，降低系统成本，但是考虑到功耗，我们并没用采用此方案。
方案四：在FPGA中设置一个触发器，时钟频率为80KHz，当其下降沿到来时对输出取反，得到40KHz的方波。
开始时，我们首先尝试用方案三，但后来发现方案三产生的方波不太稳定，考虑到本系统是用电池供电，所以后来改用了方案一，此方案硬件电路简单，功耗小。
3、超声波发射头的驱动方法方案一：将40K的脉冲经过反相器，用反相器驱动超声波发射头。
我们采用几个反相器串联和并联来提高电流，经试验后，此方案达不到要求。
方案二：采用三极管放大方案三：采用变压器方案四：超声波发射电路采用基于MAX232的方波发射电路电路的前几用74LS04非门输出正反相得40K的方波信号驱动MAX232后实现从TTL电平到RS232电平的DC-DC转换，输出+/-9V的电压方波，驱动超声波换能器。
由于发射到换能器的电压高，波形完整，因此可以达到很高的发射功率和效率，可以测量比较远的距离，同时用这个电路发射方波，电路工作稳定电路功耗很小，也适合单电源供电。
基于单片机的超声波测距
信息学院电子设计竞赛辅导作业设计报告电子信息科学与技术专业：092班班级：超声波测距设计题目：学生姓名：指导教师：叶林鹏完成日期：2012年月日目录一、设计任务和性能指标 (2)1.1设计任务 (2)1.2性能指标 (2)二、设计方案 (3)三、系统硬件设计 (4)3.1单片机最小系统 (4)3.2超声波发射电路 (5)3.3超声波检测接收电路 (5)3.4.报警电路............................................................................. 错误！未定义书签。
3.5显示电路 (7)四.系统软件设计 (8)4.1主程序设计 (8)五.调试及性能分析 (9)5.1调试步骤 (9)5.2性能分析 (9)六.心得体会 (10)参考文献 (12)附录1 系统硬件电路图 ............................................................... 错误！未定义书签。
附录2 程序清单 (13)一、设计任务和性能指标1.1设计任务利用单片机及外围接口电路(键盘接口和显示接口电路)设计制作一个含有温度补偿的超声波测距仪器，用LED把环境温度和测距仪距被测物的距离显示出来。
要求用Protel 画出系统的电路原理图（要求以最少组件，实现系统设计所要求的功能），印刷电路板（要求布局合理，线路清晰），绘出程序流程图，并给出程序清单（要求思路清晰，尽量简洁，主程序和子程序分开，使程序有较强的可读性）。
1.2性能指标1.距离显示：用三位LED数码管进行显示（单位是CM）。
2.环境温度：用三位数码管进行显示温度（绝对温度）。
3.测距范围：5CM到 300CM之间。
4.键位：复位键、便携电源开关、USB供电开关，温度显示距离显示。
5. 烧显器的连接，电路的仿真玉检测。
二、设计方案按照系统设计的功能的要求，初步确定设计系统由单片机主控模块、电源模块、显示模块、键扫描模块、超声波发射模块，超声波接收模块，温度补偿模块共七个模块组成。