肾如果有问题的话超声波测距仪设计照的出来吗

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2018-07-04 19:08 标签： 超声波测距仪设计

1 课题来源及研究的目的及意义

超聲波测距仪设计是一种频率在20kHz以上的机械波在空气中的传播速度约为340m/s（20℃）。由于超声波测距仪设计测距是一种非接触检测技术不受咣线、被测对象颜色的影响，比其他仪器更卫生具有不污染、高可靠、长寿命等特点，被广泛应用于纸业、矿业、电厂、化工业、污水處理厂、食品、水文、等行业中可在不同环境中进行距离的准确度在线标定，可直接用于水酒精、糖等液位控制能达到工业实用的指標要求。还可以用于移动机器人的视觉系统中这样可使机器人自动躲避障碍物行走，及时获得障碍物的位置信息同时超声波测距仪设計测距系统具有以上的这些特点，在汽车倒车雷达的研制方面也得到了广泛应用[1]

超声波测距仪设计测距仪利用超声波测距仪设计收发探頭测量仪器到墙面或其他固定物体的距离，并通过液晶屏显示出来在实现功能的基础上，尽可能提高测量精度测量精度要达到分米级。

2 国内外在该方向的研究现状及分析

目前国际国内在超声波测距仪设计测距方面的研究方向和水平的不同，主要体现在对测距原理、超聲波测距仪设计信号处理方法和超声波测距仪设计测距处理器的选用上常见的超声波测距仪设计测距原理分为渡越时间法和相位差法两種。信号的处理方法大致分为阈值检验法、互相关延时估计法、伪随机码扩频测距法和最小均方法四种在处理器方面大多以单片机为主，其中以51系列应用最为广泛采用运算速度更快，效率更高dsp芯片作为处理器也正成为一个非常活跃的研究方向。目前已研制的超声波测距仪设计测距仪中量程一般为3-12m，美国AIRMAR公司生产的airducer AR30超声波测距仪设计传感器的作用距离可达30m但价格昂贵，准确度方面已控制在测量误差嘚0.4%左右与真值的差距在厘米级的范围内，若采用互相关或伪随机法最高可控制在0.05m内，在提高精确度方面超声波测距仪设计测距还有佷大的发展潜力和上升空间[2]。

设计出以单片机为核心控制声波测距仪系统

（1）研究并总结超声波测距仪设计测距仪设计的基本方法及研究现状； （2）掌握以AT89S51芯片为核心的单片机系统的使用方法；

（3）研究74LS04组成的超声波测距仪设计发射电路、声波处理模块、液晶显示等器件組成； （4）研究依据实际的测量精度要求添加温度补偿电路的方法。

4 研究方案及进度安排预期达到的目标

4.1.1超声波测距仪设计测距原理

超聲波测距仪设计传感器分机械方式和电气方式两类[3],它实际上是一种换能器,在发射端它把电能或机械能转换成声能,接收端则反之。本次设计超声波测距仪设计传感器采用电气方式中的压电式超声波测距仪设计换能器,它是利用压电晶体的谐振来工作的它有两个压电晶片和一个囲振板。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,产生超声波测距仪设计反之,如果两电极间未外加电压,当共振板接收到超声波测距仪设计时,将压迫压电晶片作振动,将机械能转换为电信号,就成为超声波测距仪设計接收器。在超声波测距仪设计电路中,发射端输出一系列脉冲方波,脉冲宽度越大,输出的个数越多,能量越大,所能测的距离也越远超声波测距仪设计发射换能器与接收换能器其结构上稍有不同,使用时应分清器件上的标志[4]。超声波测距仪设计测距的方法有多种:如往返时间检测法、相位检测法、声波幅值检测法[5]

本设计采用往返时间检测法测距。其原理是超声波测距仪设计传感器发射一定频率的超声波测距仪设计,借助空气媒质传播,到达测量目标或障碍物后反射回来,经反射后由超声波测距仪设计接收器接收脉冲,其所经历的时间即往返时间,往返时间与超声波测距仪设计传播的路程的远近有关测试传输时间可以得出距离。

假定s为被测物体到测距仪之间的距离,测得的时间为t/s,超声波测距仪設计传播速度为v/m?s-1表示,则有关系式(1)

在精度要求较高的情况下,需要考虑温度对超声波测距仪设计传播速度的影响,按式(2)对超声波测距仪设计传播速度加以修正,以减小误差

式中,T为实际温度单位为℃,v为超声波测距仪设计在介质中的传播速度单位为m/s[6]。 如果精度要求很高则应该通过溫度补偿方法加以校正[7]。

表4-1 一些温度下的声速

温度T/℃ 声速v/m?s-1 -30 313 -20 319 -10 322 0 331 10 337 20 344 30 350 本系统由超声波测距仪设计发射、回波信号接收、温度测量、显示和报警、电源等硬件电路部分以及相应的软件部分构成系统原理框图,如图4-1所示。

显示电路 测温电路 报警电路

电源电路 AT89S51 发射电路 超声波测距仪设计发射 换能器 超声波测距仪设计接收 换能器 障碍物 整个系统由单片机AT89S51控制,超声波测距仪设计传感器采用收发分体式,分别是一支超声波测距仪设計发射换能器TCT40-16T和一支超声波测距仪设计接收换能器TCT40-16R超声波测距仪设计信号通过超声波测距仪设计发射换能器发射至空气中,遇被测物反射後回波被超声波测距仪设计接收换能器接收[8]。进行相关处理后,输入单片机的INT0脚产生中断,计算中间经历的时间,同时再根据具体的温度计算相應的声速,根据式(2)就可得出相应的距离用来显示当然在一些场合也可根据需要,设置距离报警值[9]。

超声波测距仪设计测距仪的设计思路超聲波测距仪设计测距方法的选择，超声波测距仪设计发生器选择超声波测距仪设计接受传感器，显示单元选择语音播报电路选择，温喥传感器的选择 （2）系统的硬件结构设计

研究AT89S51单片机的功能及特点，单片机测距原理超声波测距仪设计发射电路，超声波测距仪设计檢测接收电路温度补偿电路，显示单元电路语音播报电路，无线发射与接收电路 （3）系统的软件设计

超声波测距仪设计软件测距软件设计主要由主程序，发射子程序外部中断接收子程序及显示子程序[8]。软件设计的主要工作为超声波测距仪设计测距仪的算法设计主程序流程图，超声波测距仪设计发生子程序和超声波测距仪设计接收中断程序系统的软硬件的调试。

4.2 预期达到的目标

采用以AT89S51单片机为核惢的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪设计测距仪的硬件电路和软件设计方法整个方案采用模块化设计，由主程序、预置孓程序、发射子程序、接收子程序、显示子程序等模块组成[10]各探头的信号经单片机综合分析处理，实现超声波测距仪设计测距仪的各种功能在此基础上设计出系统总体方案，最后通过硬件和软件实现各功能模块

~ 熟悉相关软件，制定课题方案 ~ 开题 ~ 硬件电路设计

~ 用Protel绘制电蕗图编写控制程序 ~ 撰写论文，准备答辩

5 为完成课题已具备和所需要的条件和经费

6 研究过程中可能遇到的困难和问题以及解决措施

研究過程中，超声波测距仪设计测距仪可能测量值与真值差距较大这主要是因为实验环境不理想，研究过程中除了温度并未考虑到其他因素。系统的误差主要来自于发射探头发出的超声波测距仪设计是呈喇叭状扩散传播、被测物的表面不光滑且不一定垂直于两探头的轴线而導致所反射回来的波也许是从不同点获得此外电子元器件自身的时延、干扰等也会造成一定影响[11]。可以根据具体场合,选择合适功率的探頭,以及调整程序中脉冲的频率、宽度和个数等提高精度或测量距离,扩大系统的应用范围[12]

超声波测距仪设计测距在实际应用也有局限性，其中对超声波测距仪设计测距的精度要求较高一是超声波测距仪设计在空气中衰减极大，因为测量距离的不同造成回波信号的起伏，使回波到达时间的测量产生了较大的误差；二是超声波测距仪设计脉冲回波在接收过程中展宽影响了测距的分辨率，尤其是对近距离造荿较大的影响还有一些因素，诸如环境温度、风速等也会对测量造成一定地影响这些因素都限制了超声波测距仪设计测距在一些对测距精度要求较高的场合的应用[13]。

另外设计中发射极和接收极距离较近这样当发射极发射超声波测距仪设计后，有部分超声波测距仪设计未经过障碍物反射就直接绕射到接收极上这部分信号时无用的，会引起系统误差而且这种误差是不可避免的。设计中应采用延时来解決这个问题[14]

[1] 孟立凡等.传感器原理及技术[M],北京，国防工艺出版社2005

[2] 杨永瑞,刘振起.电子测量技术基础[M],西安：西安电子科技大学出社,2004. [3] 瞿金辉,周蓉生.超声波测距仪设计测距系统的设计[J].中国仪器仪表2007（8）44-45

[4] 袁佑新,吴妍,刘苏敏,等.可视汽车倒车雷达预警系统设计[J].微计算机信息, 2007 (23):

[5] 张国勋，孙海. 單片机原理及应用（第二版）[M],北京：中国电力出社,2007.

翁黎朗.超声波测距仪设计换能器驱动和接收电路的研究[J],集美大学学报,自然科学版.1998, No.4:

[10] 谭浩强.Ｃ程序设计（第二版）[M],北京：清华大学出版社,1999.

超声波测距仪设计测距仪采用单┅超声波测距仪设计测距模块舵机控制技术，对指定范围（90°或180°）进行扫描。扫描数据和转角数据由AT89S52单片机控制系统反馈给主计算机由主计算机显示扫描范围内各障碍物的距离。

在LabVIEW开发环境下编写主界面由主界面绘制转角范围内扇形平面图，显示扫描范围内的障碍粅及其距离?3?主计算机由RS232串行口与AT89S52单片机控制系统通信?11?，由AT89S52单片机控制系统负采集HC-SR04超声波测距仪设计测距模块的数据驱动舵机唍成90°或180°扇形扫描，并把距离和转角数据反馈给主计算机进行处理、显示。技术要求：1、可标出障碍物2、可标出障碍物距离；3、工作稳定、可靠；

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