arduino超声波测距代码1602

arduino超声波测距代码1602
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#include

LiquidCrystal lcd(12,11,5,4,3,2);

// 设定SR04连接的Arduino引脚

const int TrigPin = 9;

const int EchoPin = 8;

float distance;

void setup()

{ // 初始化串口通信及连接SR04的引脚

Serial.begin(9600);

pinMode(TrigPin, OUTPUT);

// 要检测引脚上输入的脉冲宽度,需要先设置为输入状态pinMode(EchoPin, INPUT);

Serial.println("Ultrasonic sensor:");

}

void loop()

{

// 产生一个10us的高脉冲去触发TrigPin

digitalWrite(TrigPin, LOW);

delayMicroseconds(2);

digitalWrite(TrigPin, HIGH);

delayMicroseconds(10);

digitalWrite(TrigPin, LOW);

// 检测脉冲宽度,并计算出距离

distance = pulseIn(EchoPin, HIGH) / 58.00;

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print(distance);

lcd.print("cm");

lcd.println();

delay(700);

}

超声波测距系统设计

目录 一、课程设计目的 (2) 二、内容及要求 (2) 2.1、设计内容 (2) 2.2、设计要求 (2) 三、超声波传感器的工作原理 (2) 四、系统框图 (3) 五、单元电路设计原理 (3) 5.1、51系列单片机的功能特 (4) 5.2、超声波发射电路 (4) 5.3、超声波检测接收电路 (5) 六、完整的电路图………………………………………………………………… 七、程序流程图 (6) 八、参考文献 (7) 九、设计中的问题及解决方法 (7) 十、总结 (7)

一、课程设计目的 通过《传感器及检测技术》课程设计,掌握传感器及检测系统设计的方法和设计原则及相应的硬件调试的方法。进一步理解传感器及检测系统的设计和应用。 二、内容及要求 超声波测距系统设计 2.1设计内容 采用40KHz的超声波发射和接收传感器测量距离。可采用发射和接收之间的距离,也可将发射和接收平行放在一起,通过反射测量距离。 功能:1)LED数码管显示测量距离,精确到小数点后一位(单位:cm)。 2)测量范围:30cm~200cm。 3)误差<0.5cm。 4)其它。 2.2设计要求 1)掌握传感器的工作原理及相应的辅助电路设计方法。 2)独立设计原理图及相应的硬件电路。 3)设计说明书格式规范,层次合理,重点突出。并附上详细的原理图。 三、超声波传感器的工作原理 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。利用超声波检测距离,设计比较方便,计算处理也较简单,并且在测量精度方面也能达到农业生产等自动化的使用要求。 目前在近距离测量方面常用的是压电式超声波换能器。根据设计要求并综合各方面因素,本文采用AT89C51单片机作为控制器,用动态扫描法实现LED数字显示,超声波驱动信号用单片机的定时器。 超声波测距的原理是利用超声波的发射和接受,根据超声波传播的时间来计算出传播距离。实用的测距方法有两种,一种是在被测距离的两端,一端发射,另一端接收的直接波方式,适用于身高计;一种是发射波被物体反射回来后接收的反射波方式,适用于测距仪。此次设计采用反射波方式。 理论计算 如图1所示为反射时间法,是利用检测声波发出到接收到被测物反射回波的时间来测量距离其原理如图所示,对于距离较短和要求不高的场合我们可认为空气中的声速为常数,我们通过测量回波时间T利用公式(T/2) C S=其中,S为被 * 测距离、V为空气中声速、T为回波时间(T2 =),这样可以求出距离: T1 T+

#基于单片机的超声测距系统

基于单片机的超声测距系统 【摘要】:基于传统的方法在很多特殊场合:如带腐蚀的液体,强电磁干扰,有毒等恶劣条件下,测量距离存在不可克服的缺陷,超声测距能很好的解决此类的问题。本论文主要对单片机超声测距系统的原理,单片机的使用等进行了分析:对超声波的发生电路和接受电路,DS18B20温度采集电路,LCD 显示电路。硬件制作和软件设计,对系统进行误差分析。 【关键字】:超声波测距,单片机,DS18B20温度补偿,LCD 显示,软件设计。 第一章 引言 1.1 单片机使用系统概述 单片机是一个单芯片形态、面向控制对象的嵌入式使用计算机系统。它的出现及发展使计算机技术从通用型数值计算领域进入到智能化的控制领域。 嵌入式系统无疑是当前最热门、最具有发展前景的IT 使用之一。嵌入式系统的使用可以使传统的电子系统升级成为智能化的电子产品,使其成为具有“生命”的现代化智能系统。现代社会中嵌入式系统无处不在,早已被使用在国防、国名经济、以及人们生活的各个领域,主要可以归纳一下几个方面: (1)军事装备:各式武器控制(火炮控制、弹道控制、炮弹引信等),坦克、舰艇、轰炸等各种电子装备,雷达、电子对抗、军事通讯装备等。 (2)家用电器:各种家电产品,如数字电视、机顶盒、数码相机、VCD 、DVD 、可视电视、洗衣机、手机、智能玩具等。 (3)工业控制:各种智能仪器仪表、数控装置、可编程控制器、分布式控制系统、工业机器人、机电一体化设备、汽车电子设备等。 (4)商用设备:各种收款机、POS 端、IC 卡输入设备、自动柜员机、防盗系统等。 (5)办公用品:复印机、打印机、传真机、手机、PDA 、变频空调设备、通信终端、程控变换机、网络设备等。 (6)医疗电子设备:各种医疗电子仪器,如X 光机、超声诊断仪、心脏起搏器、监护仪等,以及辅助诊断系统、专家系统等。 单片机使用系统的设计包括单片机基本扩展、外围电路设计和程序设计、单片机使用系统开发环境、系统可靠性设计、电磁兼容性设计等内容。通常开发一个单片机系统的步骤如下: 图1.1.1 设计步骤 在 线 调 试 软 硬 件 脱 机 运 行 安 装 调 试 制 作 P C B 板 设 计 单 元 电 路 总 体 方 案 设 计

红外检测及超声波检测基本原理

超声波检测障碍: 超声波测距具有测量精度高、指向睦强等诸多优点,故可采用超声波传感器来检测四旋翼飞行器运动方向的障碍。 超声波在空气中是以纵波的形式传播的,如果在传播过程中遇到障碍,超声波便会被反射回来。由于可以测得超声波从发射到遇到障碍然后被反射到发射点的时间,而且超声波在空气中传播的速度已知,我们可以根据这两项参数计算发射点与障碍之间的距离。如果超声波从发射,进而遇到障碍物被反射回来并接收之间的时间差为△t,那么阻挡物体距离发射点的距离d可以通过计算公式求得 式中,为超声波在空气中的传播速度,T为环境的摄氏温 度。 当四旋翼飞行器运动方向或某一分运动方向遇到障碍物时,超声波前后两次测量的距离会发生较大变化。本课题设定四旋翼飞行器能识别出距离差大于或等于40cm,四旋翼飞行器会执行相关的避障动作。 红外线检测障碍: 红外线是波长介于微波与可见光之间的电磁波,波长在770nm至lmm之间,是波长比红光长的非可见光。本设计通过红外发光二极管发射一束调制在特定频率上的红外光线,在遇到障碍物的时候反射回来,同时被红外接收二极管捕捉到,再送到特定的电路进行相应处理。 1.传感器比较 能实现视觉功能的传感器主要有以下几种: (1)利用CCD摄像头进行图像采集和识别,但不适用小体积系统的使用,并且涉及图像 采集与识别等领域。 (2)电容式接近传感器,基于检测对象表面靠近传感元件时的电容变化。 (3)超声波传感器,通过发射一束超声波,在遇到障碍物时反射回来后,根据超声波的 速度与时间差来计算与障碍物的距离。 (4)红外反射式光电传感器,它包括有固态发光二极管与的固态光敏二极管或光敏三极 管。 根据情况,红外反射式传感器与精确的测距系统不同,它只要感知物体的有无以及接近的程度,并且判断出简单的阈值及提供远近分档的距离。因此,使用较简单的接近传感器来实现避障功能是可行的。 2.特性及工作原理 反射式光电传感器的光源有多种,包括红外发光二极管,普通发光二极管,激光二极管等。前两种易受到外界光源的干扰,而第三种光的频率相对比较集中,只接收很窄的频率范围信号,抗干扰能力强但造价比较高。 在理想的情况下,光光电传感器需要处于发射的红外线经障碍物发射回来能被接收二极管接收到的区域,才能检测到周围的物体。同时,光的检测受到来自颜色,形状,光洁度及日光等不同因素的反射面的影响。因此,用发射与接收二极管,将受到外界干扰,不利于测量结果,但利用反射光强的测量方法可以提高测量的准确性和可靠性。它的原理是红外发射管发射经过调制的信号,然后由红外接收管接收。

超声波测距仪硬件电路的设计

超声波测距仪电路设计实验报告 轮机系楼宇071 周钰泉2007212117 实验目的:了解超声波测距仪的原理,掌握焊接方法,掌握电路串接方法,熟悉电路元件。 实验设备及器材:电烙铁,锡线,电路元件 实验步骤:1,学习keil软件编写程序2、焊接电路板3、运行调试 超声波测距程序: #include unsigned char code dispbitcode[]={0x31,0x32,0x34,0x38,0x30,0x30, 0x30,0x30}; unsigned char code dispcode[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66, 0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00,0x77,0x7c,0x 39}; unsigned char dispbuf[8]={10,10,10,10,10,10,0,0}; unsigned char dispcount; unsigned char getdata; unsigned int temp; unsigned int temp1;

unsigned char i; sbit ST=P3^0; sbit OE=P3^1; sbit EOC=P3^4; sbit CLK=P3^5; sbit M1=P3^6; sbit M2=P3^7; sbit SPK=P2^6; sbit LA=P3^3; sbit LB=P3^2; sbit LC=P2^7; sbit K1=P2^4; sbit K2=P2^5; bit wd; bit yw; bit shuid; bit shuig; unsigned int cnta; unsigned int cntb; bit alarmflag; void delay10ms(void) { unsigned char i,j; for(i=20;i>0;i--) for(j=248;j>0;j--); } void main(void) { M1=0; M2=0; yw=1; wd=0; SPK=0; ST=0; OE=0; TMOD=0x12; TH0=0x216; TL0=0x216; TH1=(65536-500)/256; TL1=(65536-500)%256; TR1=1; TR0=1; ET0=1; ET1=1; EA=1; ST=1; ST=0; while(1) { if(K1==0) { delay10ms(); if(K1==0) { yw=1; wd=0; } } else if(K2==0) { delay10ms(); if(K2==0) { wd=1; yw=0; } } else if(LC==1) { delay10ms(); if(LC==1) { M1=0; M2=1; temp1=13; shuid=0; shuig=1; LB=0; } } else if((LC==0) && (LB==1)) { delay10ms(); if((LC==0) && (LB==1)) { M1=0; M2=0; temp1=12; shuig=0; shuid=0; LB=0; }

超声波测距系统设计

中北大学 物联网工程专业 无线传感器网络课程设计 报告 课题名称:超声波测距系统设计 班级: 13270841 指导教师:马永 开设时间: 2016 年 6 月

目录 一、课程设计目的 (1) 二、课程设计题目 (1) 三、课程设计内容、要求 (1) 1、设计内容 (1) 2、设计要求 (1) 四、传感器工作原理 (1) 1.超声波传感器 (1) 2.温度传感器DS18B20 (3) 五、系统框图 (3) 六、单元电路设计原理 (4) 1、超声波发射电路 (4) 2、超声波检测接收电路 (4) 3、单片机最小系统 (5) 3.1、STC89C52芯片 (5) 3.2 复位电路 (5) 3.3 晶振电路 (6) 4、显示部分 (7) 5、温度检测电路 (7) 七、软件设计与系统调试 (8) 1、主程序流程图 (8) 1.1发射程序与接收程序流程图 (9) 1.2 中断子程序流程图 (10) 1.3 距离计算与显示子程序 (11) 2.系统调试 (12) 八、设计中的问题及解决方法 (12) 九、总结 (13) 十、参考文献 (14)

一、课程设计目的 通过《无线传感器网络》课程设计,掌握传感器及检测系统设计的方法和设计原则及相应的硬件调试的方法。进一步理解传感器及检测系统的设计和应用。 二、课程设计题目 超声波测距系统设计 三、课程设计内容、要求 1、设计内容 采用40KHz的超声波发射和接收传感器测量距离。采用发射和接收平行放在一起,通过反射测量距离。根据温度传感器DS18B20所采集的温度数据来修正测距系统中的声速,从而使超声波测得的距离更准确。 功能:1)所有测距和温度数据均通过液晶显示器LCD1602 显示出来,距离精确到毫米,温度精确到小数点后一位(单位:摄氏度)。 2)测量范围:30mm~2000mm。 3)误差<5mm。 4)其它。 2、设计要求 1)掌握传感器的工作原理及相应的辅助电路设计方法。 2)独立设计原理图及相应的硬件电路。 3)设计说明书格式规范,层次合理,重点突出。并附上详细的原理图 四、传感器工作原理 1. 超声波传感器 本次设计超声波传感器采用电气方式中的压电式超声波传感器分机械方式

基于单片机的超声波测距系统实验报告

基于单片机的超声波测距系统实验报告

一、实验目的 1.了解超声波测距原理; 2.根据超声波测距原理,设计超声波测距器的硬件结构电路; 3.对设计的电路进行分析能够产生超声波,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; 4.以数字的形式显示所测量的距离; 5.用蜂鸣器和发光二极管实现报警功能。 二、实验容 1.认真研究有关理论知识并大量查阅相关资料,确定系统的总体设计方案,设计出系 统框图; 2.决定各项参数所需要的硬件设施,完成电路的理论分析和电路模型构造。 3.对各单元模块进行调试与验证; 4.对单元模块进行整合,整体调试; 5.完成原理图设计和硬件制作; 6.编写程序和整体调试电路; 7.写出实验报告并交于老师验收。 三、实验原理 超声波测距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S=Ct/2,式中的C为超声波波速。由于超声波也是一种声波,其声速C与温度有关。在使用时,如果温度变化不大,则可认为声速是基本不变的。如果测距精度要求很高,则应通过温度补偿的方法加以校正。声速确定后,只要测得超声波往返的时间,即可求得距离。这就是超声波测距仪的机理,单片机(AT89C51)发出短暂的40kHz信号,经放大后通过超声波换能器输出;反射后的超声波经超声波换能器作为系统的输入,锁相环对此信号锁定,产生锁定信号启动单片机中断程序,得出时间t,再由系统软件对其进行计算、判别后,相应的计算结果被送至LED显示电路进行显示。 (一)超声波模块原理: 超声波模块采用现成的HC-SR04超声波模块,该模块可提供 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。基本工作原理:采用 IO 口 TRIG 触发测距,给至少 10us 的高电平信号;模块自动发送 8 个 40khz 的方波,自动检测是否有信号返回;有信号返回,通过 IO 口 ECHO 输出一个高电平,高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2。实物如下图1。其中VCC 供5V 电源,GND 为地线,TRIG 触发控制信号输入,ECHO 回响信号输出等四支线。

非常有用必看 基于51单片机超声波测距系统

基于51单片机超声波测距系统 摘 要 :详细介绍了T/R40-16超声波传感器和超声波测距原理以及基于51单片机的测距原理。以CX20106为核心实现超声波的发射与接收,采用单片机外部中断查询相应信号并实现一系列操作。为了避开超声波从发射探头到接收探头的 “敏感时间”,采用了“延时接收”的方法。测距结果将通过1602液晶显示出来。 关 键 词 :超声波;测距;CX20106;单片机。 0 引言 超声波(Ultrasonic waves)是指超过人的听觉范围以上(20kHz 以上)的声波[1] 。具有指向性强,能量消耗缓慢,传播距离较远等优点。超声波测距是一种有效的非接触式测距方法,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,因此在民用和工业领域都有较为广泛的应用。 1 压电式超声波传感器原理 为了研究和利用超声波,人们已经设计和制成了一些超声波发生器。总体上讲,可以分为两大类:一类是用电气方式产生超声波,一类是用机械方式产生超声波。目前较为常用的是电气方式的压电型超声波发生 器。 图1 压电式超声波传感器是利用压电晶体的谐振来工作的。超声波发生器内部结构如图1所示,它有两个压电晶片和一个共振板。 当它的两极外加脉冲信号,其频率等于压电晶片的固有振荡频率时,压电晶片将会发生 共振,并带动共振板振动,便产生超声波,它便是超声波发生器。反之,当两电极间未外加电压,共振板接收到超声波时,压电晶片将做振动,致使机械能转换为电信号,这时它就成为超声波接收器了。 2 超声波测距原理 超声波测距的原理类似于雷达,利用超声波在空气中的传播速度(已知:344m/s 20氏度),测量声波在发射后经障碍物的反射并接收到回波所用的时间,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。如图2所示。 图2 测距的公式表示为:L=C×T 式中L 为测量的距离长度;C 为超声波在空气中的传播速度;T 为测量距离传播的时间差(T 为发射到接收时间数值的一半)。 3 硬件设计 发射电路主要由反射器74LS04和超声波发射换能器T 构成。单片机P3.7口输出的40kHz 的方波信号一路经一级反射器后送到超声波换能器的一个电极,另一端经两级反射器后送到超声波换能器的另一个电极, 用这种推挽形式将方波信号加到超声波换能器的两端,可以提高超声波的发射强度。输出端采用两个反射器并联,这样可以提高驱动能力。上拉电阻一方面可以提高反射器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,缩短其自由振荡时间。 由于超声波传感器的声压能级、灵敏度在40kHz 时最大[2],电路采用集成电路CX20106A 。这是一款红外线检波接收的专 压电晶片 共振板

超声波测距系统设计

摘要 随着科技的发展,人们生活水平的提高,城市发展建设加快,城市给排水系统也有较大发展,其状况不断改善。但是,由于历史原因合成时间住的许多不可预见因素,城市给排水系统,特别是排水系统往往落后于城市建设。因此,经常出现开挖已经建设好的建筑设施来改造排水系统的现象。城市污水给人们带来了困扰,因此箱涵的排污疏通对大城市给排水系统污水处理,人们生活舒适显得非常重要。而设计研制箱涵排水疏通移动机器人的自动控制系统,保证机器人在箱涵中自由排污疏通,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。因此,设计好的超声波测距仪就显得非常重要了。 介绍了一种以A T 89C2051 单片机为核心, 利用超声波的特性设计出低成本、高精度测距仪的方法。给出了这种测距仪的硬件原理电路和主要的软件设计思路,用Psp ice 对硬件的主要部分进行了模拟仿真。根据理论分析和试验统计对设计进行改进, 电路达到了预期的效果。 关键词:AT89C2051; 超声波;测距 Abstract With the development of science and technology, the improvement of people's tandard of living, speeding up the development and construction of the city. Urban rainage system have greatly developed their situation is constantly improving. However,due to historical reasons many unpredictable factors in the synthesis of her time, the city drainage system. In particular drainage system often lags behind urban construction.Therefore, there are often good building excavation has been building facilities to upgrade the drainage system phenomenon. It brought to the city sewage, and it is clear to the city sewage and drainage culvert in the sewage treatment system. comfort is very important to people's lives. Mobile robots designed to clear the drainage culvert and the automatic control system Free sewage culvert clear guarantee robot, the robot is designed to clear the culvert sewage to the core. Control System is the core component of the development of ultrasonic range finder. Therefore, it is very important to design a good ultrasonic range finder. A kind of u lt rason ic telem eter based on A T 89C205 is in t roduced. Th is telem eter is provided w ith som e m er it s such as low co st and h igh2accu racy becau se of the u lt rason ic w ave character ist ic. The hardw are p r incip le elect r ic circu it and them ain sof tw are design idea are show ed. The sim u lat ion of the m ain par t of the hardw are has been done w ith P sp ice. A t last, acco rding to the theo ret ical analysis and the exper ience som e imp rovem en t s of the design are m ade. The system has ach ieved the an t icipated effect. Key words:AT89C2051; Silent Wave;Measure Distance

超声波 红外避障

移动机器人的多传感器测距系统设计 一、引言 在自主移动机器人的实时避障和路径规划过程中,机器人须依赖于外部环境信息的获取,感知障碍物的存在,测量障碍物的距离。目前,机器人避障和测距传感器有红外、超声波、激光及视觉传感器。激光传感器和视觉传感器价格贵,对控制器的要求较高,因而,在移动机器人系统中多采用红外及超声波传感器。 多数系统采用单一传感器进行信息采集,但超声波传感器因为存在测量盲区的问题,测距范围一般在30~300cm之间;而红外测距传感器的探测距离较短,一般在几十厘米之内,它可以在一定程度上弥补超声波传感器近距离无法测量的缺点。因而,本系统采用多路红外和超声波传感器进行距离信息的测量和采集。 二、测距原理及方法 (一)超声波传感器 超声波是指谐振频率高于20 Hz的声波,频率越高反射能力越强。超声波传感器价格低廉,其性能几乎不受光线、粉尘、烟雾、电磁干扰的影响,并且,金属、木材、混凝土、玻璃、橡胶和纸等可以反射近乎100%的超声波,因而,可以用来探测物体。超声波测距的方法为回声探测法,发射换能器不断发射声脉冲,声波遇到障碍物后反射回来被接收换能器接收,根据声速及时间差计算出障碍物的距离。距离与声速、时间的关系表示为 式中:s为与障碍物间的距离,m; c为声速,m/s;t为第一个回波到达的时刻与发射脉冲时刻的时间差,s。 c与温度有关,空气中声速与温度的关系可表示为

式中c为声速,m/s;θ为环境温度,℃。 (二)提高超声波测距精度的方法 1.采用合适的频率和波长:使用超声波传感器测距,频率取得太低;外界杂音干扰较多;频率取得太高,在传播过程中衰减较大。并且,超声波传感器在测量过程中容易产生盲区,接收端易接收到泄漏波。改善这一缺点,须减少发射波串的长度,增高发射波频率。但发射波串长度过短会使得发射换能器不能被激振或激振达不到最大值;发射波频率过高则衰减大,作用距离下降、有试验表明:使用40 kHz的超声波,发射脉冲群含有10-20个脉冲,具有较好的传播性能。 2.提高系统的计时精度也可提高超声波的测距精度,计时器的计数频率越高,则由于时间的量化误差所引起的测距误差就越小。 3.对系统电路的时间延迟进行补偿可以减小测距误差,提高测距精度。延迟时间 式中△t为延迟时间,s;s1,s2为2个已知的测量距离,m;t1,t2为对应的测量时间,s。 (三)红外避障传感器 红外线是介于可见光和微波之间的一种电磁波,因此,它不仅具有可见光直线传播、反射、折射等特性,还具有微波的某些特性,如较强的穿透能力和能贯穿某些不透明物质等。红外传感器包括红外发射器件和红外接收器件。自然界的所有物体只要温度高于绝对零度都会辐射红外线,因而,红外传感器须具有更强的发射和接收能力。 红外传感器的的测距基本原理为发光管发出红外光,光敏接收管接收前方物体反射光,据此判断前方是否有障碍物。根据发射光的强弱可以判断物体的距离,它的原理是接收管接收的光强随反射物体的距离而变化的,距离近则反射光强,距离远则反射光弱。 目前,使用较多的一种传感器-红外光电开关,它的发射频率一般为38 kHz左右,探测距离一般比较短,通常被用作近距离障碍目标的识别。本系统采用的即为此种传感器。 (四)红外测距的缺陷

高精度超声波测距系统设计

高精度超声波测距系统设计。 引言 利用超声波测量距离的原理可简单描述为:超声波定期发送超声波,遭遇障碍物时发生反射,发射波经由接收器接收并转化为电信号,这样测距技术只要测出发送和接收的时间差, 然后按照下式计算,即可求出距离: 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,如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用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,并且在测量精度方面能达到工业实用的要求, 因此,广泛应用于倒车提醒、建筑工地、工业现场等的距离测量。目前的测距量程上能达到百米数量级,测量的精度往往能达到厘米数量级。本文在分析现有超声波测距技术基础之上, 给出了一种改进方案,测量精度可达毫米级。 2 系统方案分析与论证 2.1 影响精度的因素分析 根据超声波测距式(1)可知测距的误差主要是由超声波的传播速度误差和测量距离传播 的时间误差引起的。 对于时间误差主要由发送计时点和接收计时点准确性确定,为了能够提高计时点选择的准确性,本文提出了对发射信号和加收信号通过校正的方式来实现准确计时。此外,当要求测距误差小于 1 mm时,假定超声波速度C=344 m/s(20℃室温),忽略声速的传播误差。则测距误差s△t<0.000 002 907 s,即2.907 ms。根据以上过计算可知,在超声波的传播速度是准确的前提下,测量距离的传播时间差值精度只要在达到微秒级,就能保证测距误差小于1 mm的误差。使用的12 MHz晶体作时钟基准的89C51单片机定时器能方便的计数到1μs的精度,因此系统采用AT89S51的定一时器能保证时间误差在 1 mm的测量范围内。

超声波测距设计

第一章绪论 1.1测量的概念 测量是按照某种规律,用数据来描述观察到的现象,即对事物作出量化描述。测量是对非量化实物的量化过程。 1.2测量的分类 从不同观点出发,可以将测量方法进行不同的分类,常见的方法有: 1、直接测量、间接测量和组合测量 直接测量是将被测量与与标准量进行比较,得到测量结果。 间接测量是测得与被测量有一定函数关系的量,然后运用函数求得被测量。 组合测量是对若干同名被测量的不同组合形式分别测量,然后用最小二乘法解方程组,求得被测量。 2、绝对测量、相对测量 绝对测量是所用量器上的示值直接表示被测量大小的测量。 相对测量是将被测量同与它只有微小差别的同类标准量进行比较,测出两个量值之差的测量法。 3、接触测量、非接触测量 这是从对被测物体的瞄准方式不同加以区分的。接触测量的敏感元件在一定测量力的作用下,与被测物体直接接触,而非接触测量敏感元件与被测对象不发生机械接触。 4、单项测量与综合测量 单项测量是对多参数的被测物体的各项参数分别测量,综合测量是对被测物体的综合参数进行测量。 5、自动测量和非自动测量 自动测量是指测量过程按测量者所规定的程序自动或半自动地完成。非自动测量又叫手工测量,是在测量者直接操作下完成的。 6、静态测量和动态测量 静态测量是对在一段时间间隔内其量值可认为不变的被测量的测量。动态测量是为确定随时间变化的被测量瞬时值而进行的测量。 7、主动测量与被动测量

在产品制造过程中的测量是主动测量,它可以根据测量结果控制加工过程,以保证产品质量,预防废品产生。 被动测量是在产品制造完成后的测量,它不能预防废品产生,只能发现边挑出废品。 1.3测量技术的发展趋势 近年来,精密测量技术发展迅速,成果喜人。例如在线测量技术,已可进行加工状态的实时测量与显示,及时检测加工是否出现异常状况,从而可大幅度提高生产效率。 在高精度加工和质量管理过程中,随着光机电一体化、系统化的发展,光学测量技术有了迅速发展,相应的测量机产品大量涌现,测量软件的开发也日益受到重视。 随着非接触、高效率测量机的大量出现,专家预计,21世纪测量技术的发展方向大致如下: (1)测量精度由微米级向纳米级发展,测量分辨力进一步提高; (2)由点测量向面测量过渡(即由长度的精密测量扩展至形状的精密测量),提高整体测量精度; (3)随着图像处理等新技术的应用,遥感技术在精密测量工程中将得到推广和普及;(4)随着标准化体制的确立和测量不确定度的数值化,将有效提高测量的可靠性。 总之,测量技术必须实现高精度化,同时也要XX现高速化和高效率化,因此,非接触测量和高效率测量也必然成为新世纪精密测量技术的重要发展方向。 面向21世纪的我国工程测量技术的发展趋势和方向是:测量数据采集和处理的自动化、实时化、数字化;测量数据管理的科学化、标准化、规格化;测量数据传播与应用的网络化、多样化、社会化。GPS技术、RS技术、GIS技术、数字化测绘技术以及先进地面测量仪器等将广泛应用于工程测量中,并发挥其主导作用。 1.4超声波测距的定义和内容 1.4.1超声波测距的定义 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,如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用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,并且在测量精度方面能达到工业实用的要求。 1.4.2超声波测距的内容 超声波发射器向某一方向发射超声波,在发射时刻的同时开始计时,超声波在空

超声波测距系统设计

(一)题目 超声波测距系统设计 (二)内容及要求 1)设计内容 采用40KHz的超声波发射和接收传感器测量距离。可采用发射和接收之间的距离,也可将发射和接收平行放在一起,通过反射测量距离。 功能:1)LCD液晶显示测量距离,精确到小数点后一位(单位:cm)。 2)测量方式可通过硬件开关预置。 3)测量范围:30cm~200cm, 4)误差<0.5cm。 5)其它。 2)设计要求 1)掌握传感器的工作原理及相应的辅助电路设计方法。 2)独立设计原理图及相应的硬件电路。 3)设计说明书格式规范,层次合理,重点突出。并附上详细的原理图。(三)传感器工作原理 超声波测距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。由于超声波也是一种声波,其声速C与温度有关,表1列出了几种不同温度下的声速。在使用时,如果温度变化不大,则可认为声速是基本不变的。如果测距精度要求很高,则应通过温度补偿的方法加以校正。声速确定后,只要测得超声波往返的时间,即可求得距离。这就是超声波测距仪的机理。 (四)系统框图 图1 超声波测距系统框图 (五)单元电路设计原理

1、AT89C2051的功能特点 AT89C2051是一个2k字节可编程EPROM的高性能微控制器。它与工业标准MCS-51的指令和引脚兼容,因而是一种功能强大的微控制器,它对很多嵌入式控制应用提供了一个高度灵活有效的解决方案。AT89C2051有以下特点:2k字节EPROM、128字节RAM、15根I/O线、2 个16位定时/计数器、5个向量二级中断结构、1个全双向的串行口、并且内含精密模拟比较器和片内振荡器,具有4.25V至5.5V的电压工作范围和12MHz/24MHz工作频率,同时还具有加密阵列的二级程序存储器加锁、掉电和时钟电路等。此外,AT89C2051还支持二种软件可选的电源节电方式。空闲时,CPU停止,而让RAM、定时/计数器、串行口和中断系统继续工作。可掉电保存RAM的内容,但可使振荡器停振以禁止芯片所有的其它功能直到下一次硬件复位。 AT89C2051有2个16位计时/计数器寄存器Timer0t Timer1。作为一个定时器,每个机器周期寄存器增加1,这样寄存器即可计数机器周期。因为一个机器周期有12个振荡器周期,所以计数率是振荡器频率的1/12。作为一个计数器,该寄存器在相应的外部输入脚P3.4/T0和P3.5/T1上出现从1至0的变化时增1。由于需要二个机器周期来辨认一次1到0的变化,所以最大的计数率是振荡器频率的1/24,可以对外部的输入端P3.2/INT0和P3.3/INT1编程,便于测量脉冲宽度的门。 图2 ATC2051示意图 2、LCD的工作原理 在两片玻璃基板上装有配向膜,所以液晶会沿着沟槽配向,具有偶极矩的液晶棒状分子在外加电场的作用下其排列状态发生变化,使得通过液晶显示器件的光被调制,从而呈现明与暗或透过与不透过的显示效果。液晶显示器件中的每个显示像素都可以单独被电场控制,不同的显示像素按照控制信号的“指挥”便可以在显示屏上组成不同的字符、数字及图形。因此建立显示所需的电场以及控制显示像素的组合就成为液晶显示驱动器和液晶显示控制器的功能。 LCD器件是由背光源发射的光通过偏振片和液晶盒时,控制投

超声波传感器及超声波测距

超声波传感器及超声波测距 摘要:介绍了一种基于AT89C52单片机的超声波测距系统,由555和运放及比较器配合超声波传感器有效组成了超声波的发射电路和接收电路。同时在数据处理,盲区消隐方面提出了有效解决方法! 从而提高了检测的精度及灵敏度,以及用LCD液晶显示器配合美妙的音乐进行显示。本文主要阐述了超声测距系统的硬件电路构成、工作原理及软件设计方法。该系统硬件结构简单、工作可靠,有良好的测量精度和灵敏度。 [关键字] 超声波测距 LCD液晶

前言 随着科技的迅猛发展越来越多科技成果被广泛的运用到人们的日常生活当中,给我们的生活带来了诸多方便。这一设计就是本着这个宗旨出发,利用超声波的特性来为我们服务。 人们能听到声音是由于物体振动产生的,它的频率在20HZ-20KHZ范围内,超过20KHZ称为超声波,低于20HZ的称为次声波。常用的超声波频率为几十KHZ-几十MHZ。由于超声波指向性强,因而常于距离的测量。利用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,并且在测量精度方面能达到工业实用的要求,因此在移动机器人,汽车安全,海洋测量等上得到了广泛的应用。本设计提供一种液晶显示测距装置,该装置利用了发射接收一体化的超声波传感器和微处理器。采用超声波传感器分时工作于发射和接收,利用声波在空气中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到超声波测距器之间的距离。 距离是在不同的场合和控制中需要检测的一个参数,所以,测距就成为数据采集中要解决的一个问题。尽管测距有多种方式,比如,激光测距,微波测距,红外线测距和超声波测距等。但是,超声波测距不失为一种简单可行的方法。虽然超声波测距电路多种多样,甚至已有专用超声波测距集成电路。但是,有的电路复杂,技术难度大,有的调试困难,有的元件不易购买。本文介绍的电路,成本低廉,性能可靠,所用元件易购,并且利用测距原理,结合单片机的数据处理,使测量精度提高,电路实现容易,无须调试,工作稳定可靠。

基于51单片机的超声波测距系统

基于51单片机的超声波测距系统 贾源 完成日期:2011年2月22日

目录 一、设计任务和性能指标 (3) 1.1设计任务 (3) 1.2性能指标 (3) 二、超声波测距原理概述 (4) 2.1超声波传感器 (5) 2.1.1超声波发生器 (5) 2.1.2压电式超声波发生器原理 (5) 2.1.3单片机超声波测距系统构成 (5) 三、设计方案 (6) 3.1AT89C2051单片机 (7) 3.2超声波测距系统构成 (8) 3.2.1超声波测距单片机系统 (9) 图3-1:超声波测距单片机系统 (9) 3.2.2超声波发射、接收电路 (9) 图3-1:超声波测距发送接收单元 (10) 3.2.3显示电路 (10) 四.系统软件设计 (11) 4.1主程序设计 (11) 4.2超声波测距子程序 (12) 4.3超声波测距程序流程图 (13) 4.4超声波测距程子序流程图 (14) 五.调试及性能分析 (14) 5.1调试步骤 (14) 5.2性能分析 (15) 六.心得体会 (15) 参考文献 (16) 附录一超声波测系统原理图 (18) 附录二超声波测系统原理图安装图 (19) 附录三超声波测系统原理图PCB图 (20) 附录四超声波测系统原理图C语言原程序 (21) 参考文献 (26)

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)设计制作一个超声波测距仪器,用LED数码管把测距仪距测出的距离显示出来。 要求用Protel 画出系统的电路原理图,印刷电路板,绘出程序流程图,并给出程序清单。 1.2性能指标 距离显示:用三位LED数码管进行显示(单位是CM)。 测距范围:25CM到 250CM之间。误差:1%。

超声波测距

编码: 山东省第二届大学生物理科技创新大赛 作品申报书 作品名称:超声波测距 学校全称: 申报者姓名: 指导教师: 类别: □实验方法研究(A类) □自制实验教学仪器(B类) ■物理量智能化测量技术(C类) □实验模拟与仿真(D类) 山东省第二届大学生物理科技创新大赛组委会制 2010年3月

说明 1.申报者应在认真阅读此说明各项内容后按要求如实填写。 2.编码由大赛组委会统一填写。 3.作品的研究报告必须用中文撰写,并附于申报书后,一般不应少于2000字。 4.作品申报书必须按规定时间由各校统一将电子稿件发到大赛组委会E-MAIL邮箱,或者直接送到大赛组委会。 5.竞赛组委会地址:青岛市经济技术开发区前湾港路579号 山东科技大学物理实验中心 邮编: E-MAIL: 联系人: 联系电话: 手机:

申报者情况 申报者情况 姓名性别 出生 年月 学校全称专业 现学历年级学制通讯地址联系电话 合 作 者 情 况 姓名性别年龄学历所在单位 指导教师情况和意见指导教 师情况 姓名性别年龄职称 单位联系电话 对作品 的真实 性以及 作品的 意义、 水平等 评价 该作品为我校等三名同学在老师的耐心指导下,利用课余时间研制而成。采用单片机为主控,显示部分用了1602液晶显示模块,电源 采用6v碳性电池。通过超声波模块反馈回来的时间差,算出待测距离。 另外,用到了一块DS18B20温度采集芯片,实现测量实时温度的目的。 所有的信息,集中显示在12232液晶屏上,功能之间的切换用按键来 实现。作品设计灵感来源于实际生活的需要,实用性较强,在生活中 有着广泛的应用。 申报者所在 学院审核意 见 年月日

超声波测距系统设计

超声波测距系统设计

论文题目:超声波测距系统设计 摘要 超声波具有不受外界光及电磁场等因素的影响的优点,超声波测距作为一种有效的非接触式测距方法已被应用于多个领域。 本设计采用渡越时间法,硬件系统分为发射模块、接收模块、显示模块、中央处理模块四个部分。本设计采用STC89C52单片机作为微型中央处理器并由软件实现40kHz脉冲经放大电路从超声波发射探头T-40发射出超声波,接收探头R-40收到声波后经集成芯片CX20106A放大滤波整形后回送到单片机计算,通过发射与接收的时间差和声速计算出距离。本系统使用四位共阳极LED数码管显示距离,能实时显示即时距离。 经测试,在30cm~200cm范围内,误差能控制在2cm以内。根据实验数据进行了误差分析,并提出了解决方案,最后对超声波测距技术的发展进行了展望。通过系统的调试和测试,本设计基本完成了设计要求。 【关键词】单片机,超声波,测距,渡越时间法; 【论文类型】应用型

Title: The design of ultrasonic distance measurement system Major:Electronic and Information Engineering Name: Zhang Yankun Signature:_______ Supervisor: Zhang Xiaoli Signature:_______ ABSTRACT The advantages of ultrasound without the influence of outside light and electromagnetic fields and other factors , ultrasonic distance measurement as an effective non-contact distance measurement method has been used in many fields. This design uses the transit time method, the hardware system is divided into transmitter module, receiver module and display module, the central processing module. This design uses a microcontroller STC89C52 as micro central processing unit and 40 kHz pulse by the software, The ultrasonic emission from the ultrasonic probe the T-40 via the amplifier circuit. Acoustic

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