超声波测距仪-毕业设计

超声波测距仪--毕业设计概述超声波测距仪主要通过超声波技术来测量物体与传感器之间的距离，广泛应用于工业、交通、安防等领域。本文设计的是一款基于单片机的超声波测距仪，可用于快速、准确地测量物体与仪器之间的距离，具有较高的实用价值。一、设计目标超声波测距仪主要应用于测量物体与仪器之间的距离，其设计目标如下：1.测量距离范围：0.5m~3m2.测量精度：±1cm3.测量方式：单次测量、连续测量4.工作电压：DC5V5.工作电流：≤80mA二、设计原理整个超声波测距仪的测量原理分为三步：1.发送脉冲信号2.接收反射信号3.计算距离1.发送脉冲信号超声波测距仪通过声波进行距离测量，因此首先需要发送一段声波信号。超声波是指频率高于20kHz的声波，其工作频率一般在40kHz~200kHz之间，通过发射超声波信号来测量物体与传感器之间的距离。本设计采用的是超声波换能器作为声波发射器，超声波换能器将电信号转换成机械振动，产生超声波信号。为了保证发送信号的准确性，需要在控制器中设置一个发射脉冲信号的引脚。2.接收反射信号当发射脉冲信号到达物体并被反射回来时，超声波换能器发射一个反射信号。此时，接收器接收到反射信号并将其转换成电信号，传输到控制器中进行处理。本设计采用超声波收发一体式模块，在接收器与发射器之间进行切换，实现声波的收发。3.计算距离测量物体与仪器之间的距离可以根据声波的往返时间和声波的传播速度来计算，计算公式为：距离=往返时间x传播速度/2其中，传播速度一般取340m/s，即音速。本设计采用AT89C52单片机作为控制器，通过设置计时器来计算往返时间，从而求出距离。在单次测量模式下，控制器发送一个脉冲信号，接收反射信号，计算得到距离，并输出到显示器上。在连续测量模式下，控制器不断发送脉冲信号、接收反射信号，计算得到距离，并实时输出到显示器上。三、电路设计整个电路分为四部分：控制器、显示器、超声波发射接收模块、电源模块。1.控制器控制器采用AT89C52单片机，具有温度补偿、时钟电路、计数器、输入输出控制等功能。控制器通过检测发射引脚与接收引脚，控制超声波发射接收模块发送脉冲信号并接收反射信号，同时通过计时器记录往返时间，并通过计算距离来完成测量。控制器还具有LCD显示功能，可显示测量出的距离。2.显示器显示器采用1602液晶模块，可以显示测量得到的距离。显示器与控制器通过并行方式连接。3.超声波发射接收模块超声波发射接收模块采用超声波收发一体式模块，可以实现声波的收发。此外，还需要加上一个低通滤波器，滤除信号中的杂波。4.电源模块电源模块采用5VDC电源，整个电路需要稳定的直流电源，以保证正常工作。四、软件设计软件主要由三个部分组成：初始化程序、单次测量程序、连续测量程序。1.初始化程序初始化程序主要完成控制器的初始化工作，包括设置端口方向、LCD显示初始化、计时器初始化等。2.单次测量程序单次测量程序主要完成以下工作：1.控制器发送一个脉冲信号，并延时10us。2.接收器开始接收反射信号，并计时，直到接收到反射信号停止。3.计算出往返时间，根据计算公式求出距离。4.将距离信息显示到LCD上。3.连续测量程序连续测量程序主要完成以下工作：1.循环执行单次测量程序。2.设置延时时间，控制测量的时间间隔。3.将测量得到的距离信息输出到LCD上。五、总结本文设计了一款基于单片机的超声波测距仪，可以快速、准确地测量物体与仪器之间的距离。本设计除了可用于科研实验，还可以应用于实际生