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做p2p网站 人员配置,工作室主题网站模板,兰州网站建设与优化,高端大气的医院网站收藏和点赞#xff0c;您的关注是我创作的动力 文章目录概要一、本课题研究的主要内容二、超声波测距仪的整体方案2.2 超声波测距仪设计原理三、超声波测距仪系统硬件电路的设计3.1 超声波测距仪的基本结构四、 超声波测距仪系统的软件设计4.1 主程序软件设计仿真五、结论六、…收藏和点赞您的关注是我创作的动力文章目录概要一、本课题研究的主要内容二、超声波测距仪的整体方案2.2 超声波测距仪设计原理三、超声波测距仪系统硬件电路的设计3.1 超声波测距仪的基本结构四、 超声波测距仪系统的软件设计4.1 主程序软件设计仿真五、结论六、 文章目录概要超声波测距仪以声波的形式传播在传播的过程中受到的影响因素较少其具有结构简单成本低的特点并且方便的检测和计算。已被广泛应用于许多方面例如机器人避开障碍物、车辆倒车和测量距离。本无线控超声波测距仪的控制核心是采取低成本的单片机超声波测距仪系统采用软硬件相互配合硬件部配备单片机最小系统通过超声波模块发射与接受声波并产生信号传递给单片机主控通过液晶显示当前的测量距离。放置按键进行人机交互对超声波测距仪进行参数设置具备蜂鸣器报警功能。软件部分由主程序、子程序和中断程序、显示报警子程序等几部分组成。通过软硬件相互配合实现测距仪的设计利用已知环境温度与相对应声波在空气中传播的速度。通过发射与接收声波之间的时间差采用单片机作为其主控将收集的数据进行算法处理就可以设计出准确测量两点间距离的超声波检测系统。与其他非接触式测量传感器相比超声波测距仪的处理速度和响应速度很快。并通过液晶屏对被测目标进行实时显示。因此本文介绍了超声波测距仪系统并对其结构和原理进行了分析。关键词单片机非接触式无线测距液晶显示超声波一、本课题研究的主要内容此次设计的是超声波测距仪它的主要功能是针对某段距离进行实时测量其测量范围在5cm—300cm之间将当前测量的距离通过液晶显示屏幕实时显示出来。测距时测量的物体应该不小于0.5平方米否则会影响实际的测量参数。本课题所用的超声波模块有一个发射端和一个接收端通过超声波模块发射与接受声波将产生的电信号传递给单片机主控通过液晶显示当前单片机计算出测量距离。放置按键进行人机交互对超声波测距仪进行参数设置并具备蜂鸣器报警功能。可以满足日常的需求。二、超声波测距仪的整体方案2.1方案比较2.1.1 激光测距脉冲法与相位法都是激光测距的传统方法。脉冲法测距基本过程测距仪将发射激光通过被测物体反射后测距仪接收到反射光线与此同时计算发射到接受的一个时间通过计算光速与往返的时间乘积的一半就是被测物体的距离。相位法测距的原理相位激光测距仪利用射频波段的频率来调制激光束的振幅测量对比调制光来回传播引起的相位延迟。然后依照调制光的波长转换由相位延迟表示的间隔。也就是说间接的手段被用来确定光穿过一条线需要多长时间[2] 。2.1.2 超声波测距超声波测距仪的原理是根据发射超声波和接收超声波的时间差利用已知环境温度对应的超声波的传输速度计算出发射电到障碍物的实际距离。这种方案与激光测距的相位法原理相似。由于超声波的指向性强传播的过程中声波的能量消耗缓慢在介质中的传播距离较远因而超声波经常用于距离的测量。其特点是测量方便。综上所述两种方案很容易看出采用方案二电路比较简单软件设计也比较简单故采用了方案二。2.2 超声波测距仪设计原理超声波检测距离的方式有多种最常见的一种就是回波探测法。回波检测法就是根据已知介质的温度和声波发射速度通过超声波模块从物体中发射出一段声波接触到另一段物体后声波再从反弹了回来再通过接受和吸收一段反弹后的声波测量这段从物体中发射出一段声波直至接受和吸收一段反弹后的声波之间的时间就可以计算得出这段声波之间的距离值。其工作原理框图如下面的图2-1所示。超声波测距的原理利用超声波向空气中发射出去碰到被测物发生反射被接收我们计算从发出到返回的时间t一般来说测量距离S是远大于发射头与接收头的距离近似可以认为发射与接收是在一条直线上这样发射到接收经过的距离为2S根据公式2-1即可算得障碍物距离发射点的距离S在15℃的条件下声波的速度c约为340m6/s。图2-1 超声波反射原理三、超声波测距仪系统硬件电路的设计3.1 超声波测距仪的基本结构超声波测距系统基本的结构组成有以下部分STC89C52单片机HC-SR04超声波模块A/D转换模块LCD显示模块温度检测模块蜂鸣器电路电源按键以及按键电路电源电路等部分组成。如图3-1所示当单片机处理出现故障的时候可以利用复位电路按键将单片机的恢复为默认出厂设置提高了系统的稳定性与可靠性。另外时钟电路可以使得单片机以特殊的周期执行处理任务并且能保持单片机稳定的工作进程。在LCD显示模块可以设定预警距离的最大值和最小值从而形成一个测量区间。如果测量值在区间内的时候系统一切正常当测量值超过了设定的区间后控制蜂鸣器发出警报。四、 超声波测距仪系统的软件设计4.1 主程序软件设计主程序的主要功能是负责LCD1602的显示、读取并处理超声波模块HC-RS04的测量距离值按键设置有效距离当测量的值超过预警值时蜂鸣器发声报警。主程序流程图如图4-1所示。仿真五、结论本次设计的超声波测距仪系统中通过实际的测量数据可知此次设计的测量范围是在5cm—300cm对这个范围内的误差在2%并且其灵敏度、可靠性、稳定性比较好此次设计采用的是回波探测法由于受制于元器件的功率较小的原因开始的设想是制作个5m内的测距仪但是由于超声波模块功率低的原因导致无法实现原来的设想。故成品的测距范围只是5cm—300cm。此次所设计的超声波测距有一定的缺陷声波的传输也受制于环境的湿度的影响若在潮湿的环境中会对声波的传输有着较大的干扰而此次设计的超声波测距仪缺少相应的湿度传感器从而会使在湿度大的环境中测量的距离误差变大。其次此次设计的一大缺陷是在测量的物体必须处于一个较空旷的环境如果处于一个狭隘的环境进行测量这样超声波在发射后会马上反弹回来从而测不了距离因此必须处于一个较空旷的环境测量这个缺陷受制于超声波模块的设计很难消除所以这种测量较为麻烦。因此在以后的设计中应该多关注可能使用到环境中尽可能的在更多的环境中使用。六、 文章目录目 录摘 要IAbstractII目 录III1、绪论11.1 选题的依据及意义11.2 国内研究现状11.3 国外研究现状11.4 本课题研究的主要内容21.5本章小结22、超声波测距仪的整体方案32.1 方案比较32.1.1 激光测距32.1.2 超声波测距32.2 超声波测距仪设计原理32.3 电子元器件的选择42.3.1 单片机的选择42.3.2 超声波测距模块选择42.4 本章小结43、超声波测距仪系统硬件电路的设计53.1 超声波测距仪的基本结构53.2 单片机最小系统概述及其作用53.3 电源供电模块63.4 超声波模块73.5 LCD 显示电路模块设83.6 按键电路93.7 蜂鸣器电路设计93.8 温度检测电路103.9 本章小结104、超声波测距仪系统的软件设计114.1 主程序软件设计114.2 超声波模块软件设计114.3 显示数据子程序124.4 报警子程序124.5 按键子程序134.6 本章小结135、系统调试145.1 系统调试145.1.1 硬件调试145.1.2 软件调试145.2 测距仪测试及结果155.2.1 超声波测距仪实物图155.2.2 实物试验16结 论18参考文献19附 录201、超声波测距仪电路原理图202、元件清单21