简易超声波测距器设计
摘 要本设计在现有的超声波测距理论的支持下，依靠C52单片机控制的超声波发射电路来发射超声波，利用超声波接收电路接收的中断信号，中断信号可以终止计时器计时，距离由单片机所设定包含基本理论公式的程序算出。使用显示电路显示距离。本设计以单片机最小系统为核心，结合超声波发射电路、超声波接收电路、显示电路等部分。方案最后通过所设计的相关硬件电路和软件流程完成了任务书下达的基本要求。本文最后附有整体组成框图，主要元件的型号及特性表，电路设计原理图、程序设计流程图等。
目 录
第一章 引言 1
1.1课题研究的意义 1
1.2国内外研究现状 1
第二章 超声波测距原理 3
2.1超声波简介 3
2.2超声波传感器介绍 3
2.3超声波测距的方法 3
第三章 系统硬件电路设计 5
3.1 整体方案设计 5
3.2单片机的最小系统外围电路 5
3.3 超声波模块电路 7
3.4显示电路 10
3.5电路总体 11
第四章 软件设计 12
4.1软件设计思路 12
4.2程序流程图 12
结束语 14
致 谢 15
参考文献 16
附录 17
第一章 引言
1.1课题研究的意义
随着科学不断进步，社会向前发展，愈来愈多的科学技术运用在普通生活中，而电子测量技术便是其中之一。超声波在很多领域都有应用，例如医学，工程等等。更是由于其发展成熟，使得相关产品价格便宜且实惠，使得很多行业都在使用。一般二十千赫兹以上的声波都算超声波，他是机械波的一种，所以他在弹性物质中传播与其他机械波也一样，折射反射这些基本现象，超声波也遵循，吸收衰减这类现象也会存在。综上，这些规律使得超声波可以被用来进行测距。
超声波可以在不接触所测物体的情况下进行测量，空气中存在的光线，尘埃以及其他电磁波等都不会对超声波测距有影响，这都是其很好的特点。由于现在超声波相关器件的发展成熟，所以超声波检测其实非常简单，器件可靠且便于运用。在一般的粗略测量上面，基本的超声波测
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距设计就能完成要求。而且超声波不会对任何物质有影响，这也是它的优点，且传播速度稳定、距离长、对目标的指向性极强，不受频率影响。
正是由于上述特点，现在在各种领域都广泛运用，市场需求量很高，相关科技的发展也在不断进步，所以关于超声波的实践运用显得尤为重要。
根据上述文字得出结论，超声波极具研究价值，所以本系统的设计具有广泛的运用价值和意义。
1.2国内外研究现状
1.2.1国内研究现状
在国内研究刚起步的时候，我们所运用的测距方法一般是通过机械来测量，由于国外的科技发展迅猛，国内的测距方法在很多需要测量的场合上都不能有效的测量，在这一点上和国外先进技术的落后便造成了其他工业等等方面的差距。由于社会不断进步，国人也不断吸取新的知识，总结经验，自己发明了混合微机、电子技术的先进测量方法，在相关领域也有用武之地，如今我国测量技术的发展与国外相比差距也越来越小，并且在某些方面，我国的水平也有长足的进步。
1.2.2国外研究现状
国外运用超声波来进行测量的时间也比较晚，由于国外科技发展速度很快，所以他们从机械测量过渡到先进的非接触测量的时间要远比我们早得多，他们在结合微机和现代科学技术方面所设计出来的先进测量方法也比我们国家要更加精确，由于发展迅猛，近几年的测量原理在结构和功能上都有了不少进步，再结合计算机辅助，甚至现如今的互联网云计算方面，再融入集成电路设计，可以使得测量仪水平大幅提高，不仅如此，还能提供详细可靠的测量分析，现如今计算设备的小型化智能化也促进了测量仪的不断改进，现在对于细微测量的水平已经非常之高。
而超声波这种无形的不用接触物体便可以测量的方法得到了类似医疗，工业，矿产开采，先进科学技术的测量，机器人感知态势等方面的广泛运用。就算使用最简单的例如卷尺之类的传统测量工具测量距离都会在不经意间对物体产生细微的损伤，而超声波却不可能损伤物体。而遇到极恶劣环境，例如大量尘埃，严重电磁干扰，人类难以接触的有毒，高温，强污染等环境条件下，超声波都可以很好的取代传统测量方法进行测量，这极大地提高了工作的安全性和人力成本。而面对人类被限制的狭小恶劣的环境，例如下水道，排水设施，管道，水平面测量等等，超声波更能发挥出无与伦比的优势。在面对其他类似光测量方面，其确实有着精度不及的问题，这是由于它的物理性质所决定的，不过正因为他使用简单，发展成熟，所以超声波测距便显得尤其简单，可靠，成本低廉，尤其在短距离测量上有它一席之地，原理相比其他先进测量技术显得简单，在计算方面很简单。
超声波可以这么早的被广泛运用与他的简单密不可分，由于其简单，所以在某些方面就会有很多限制的地方。由于空气中有很多物质，超声波接触物质便必定发生反射或折射现象，这样导致了其传播的衰弱，这回造成极大的误差。再者说，由于反射回来的波会产生误差，所以在接收电路必须要对该接收波进行放大处理，而这又会造成反射波展宽，这使得分辨率大幅降低，也会有比较大的误差，而温度，风的影响，甚至是周围声波的影响都减弱了超声波在高端测量行业的运用水平。在已经相当成熟的超声波测距上进行发展和研究，这是当今的极具意义的问题。
第二章 超声波测距原理
2.1超声波简介
超声波可以被各种行业所使用，它基于电子科技，物理，材料等方面。而超声波测距就是通过设计如何发射超声波，研究其传播过程和接收。由于其应用广泛，发展好超声波测距技术也是提高生产效率，提高各个领域的生产水平，降低成本有很大的潜在能力。
2.2超声波传感器介绍?
超声波传感器也称超声波换能器，以一般可以理解的角度来说，通过机械振动产生的超声波，不过这类不能被科学有效的利用，而还有一种就是通过电气产生的，尤其以压电型最为广泛运用，由于是声音与电能的转换，得益于此，我们便可以将其通过单片机等设备能有效清晰的表示出来，压电式最为广泛使用。
压电型换能器通过压电晶片和负责产生共振的片状物利用其发生谐振的特性来实现功能。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，便成为了超声波发射装置。相反,如果两极间的电压不是外加电压,当共振板接收超声波,将压制成的电晶片振动，并将产生的能量转化为电能，这样的话压电晶片的工作使其变成了超声波接收装置。
目 录
第一章 引言 1
1.1课题研究的意义 1
1.2国内外研究现状 1
第二章 超声波测距原理 3
2.1超声波简介 3
2.2超声波传感器介绍 3
2.3超声波测距的方法 3
第三章 系统硬件电路设计 5
3.1 整体方案设计 5
3.2单片机的最小系统外围电路 5
3.3 超声波模块电路 7
3.4显示电路 10
3.5电路总体 11
第四章 软件设计 12
4.1软件设计思路 12
4.2程序流程图 12
结束语 14
致 谢 15
参考文献 16
附录 17
第一章 引言
1.1课题研究的意义
随着科学不断进步，社会向前发展，愈来愈多的科学技术运用在普通生活中，而电子测量技术便是其中之一。超声波在很多领域都有应用，例如医学，工程等等。更是由于其发展成熟，使得相关产品价格便宜且实惠，使得很多行业都在使用。一般二十千赫兹以上的声波都算超声波，他是机械波的一种，所以他在弹性物质中传播与其他机械波也一样，折射反射这些基本现象，超声波也遵循，吸收衰减这类现象也会存在。综上，这些规律使得超声波可以被用来进行测距。
超声波可以在不接触所测物体的情况下进行测量，空气中存在的光线，尘埃以及其他电磁波等都不会对超声波测距有影响，这都是其很好的特点。由于现在超声波相关器件的发展成熟，所以超声波检测其实非常简单，器件可靠且便于运用。在一般的粗略测量上面，基本的超声波测
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距设计就能完成要求。而且超声波不会对任何物质有影响，这也是它的优点，且传播速度稳定、距离长、对目标的指向性极强，不受频率影响。
正是由于上述特点，现在在各种领域都广泛运用，市场需求量很高，相关科技的发展也在不断进步，所以关于超声波的实践运用显得尤为重要。
根据上述文字得出结论，超声波极具研究价值，所以本系统的设计具有广泛的运用价值和意义。
1.2国内外研究现状
1.2.1国内研究现状
在国内研究刚起步的时候，我们所运用的测距方法一般是通过机械来测量，由于国外的科技发展迅猛，国内的测距方法在很多需要测量的场合上都不能有效的测量，在这一点上和国外先进技术的落后便造成了其他工业等等方面的差距。由于社会不断进步，国人也不断吸取新的知识，总结经验，自己发明了混合微机、电子技术的先进测量方法，在相关领域也有用武之地，如今我国测量技术的发展与国外相比差距也越来越小，并且在某些方面，我国的水平也有长足的进步。
1.2.2国外研究现状
国外运用超声波来进行测量的时间也比较晚，由于国外科技发展速度很快，所以他们从机械测量过渡到先进的非接触测量的时间要远比我们早得多，他们在结合微机和现代科学技术方面所设计出来的先进测量方法也比我们国家要更加精确，由于发展迅猛，近几年的测量原理在结构和功能上都有了不少进步，再结合计算机辅助，甚至现如今的互联网云计算方面，再融入集成电路设计，可以使得测量仪水平大幅提高，不仅如此，还能提供详细可靠的测量分析，现如今计算设备的小型化智能化也促进了测量仪的不断改进，现在对于细微测量的水平已经非常之高。
而超声波这种无形的不用接触物体便可以测量的方法得到了类似医疗，工业，矿产开采，先进科学技术的测量，机器人感知态势等方面的广泛运用。就算使用最简单的例如卷尺之类的传统测量工具测量距离都会在不经意间对物体产生细微的损伤，而超声波却不可能损伤物体。而遇到极恶劣环境，例如大量尘埃，严重电磁干扰，人类难以接触的有毒，高温，强污染等环境条件下，超声波都可以很好的取代传统测量方法进行测量，这极大地提高了工作的安全性和人力成本。而面对人类被限制的狭小恶劣的环境，例如下水道，排水设施，管道，水平面测量等等，超声波更能发挥出无与伦比的优势。在面对其他类似光测量方面，其确实有着精度不及的问题，这是由于它的物理性质所决定的，不过正因为他使用简单，发展成熟，所以超声波测距便显得尤其简单，可靠，成本低廉，尤其在短距离测量上有它一席之地，原理相比其他先进测量技术显得简单，在计算方面很简单。
超声波可以这么早的被广泛运用与他的简单密不可分，由于其简单，所以在某些方面就会有很多限制的地方。由于空气中有很多物质，超声波接触物质便必定发生反射或折射现象，这样导致了其传播的衰弱，这回造成极大的误差。再者说，由于反射回来的波会产生误差，所以在接收电路必须要对该接收波进行放大处理，而这又会造成反射波展宽，这使得分辨率大幅降低，也会有比较大的误差，而温度，风的影响，甚至是周围声波的影响都减弱了超声波在高端测量行业的运用水平。在已经相当成熟的超声波测距上进行发展和研究，这是当今的极具意义的问题。
第二章 超声波测距原理
2.1超声波简介
超声波可以被各种行业所使用，它基于电子科技，物理，材料等方面。而超声波测距就是通过设计如何发射超声波，研究其传播过程和接收。由于其应用广泛，发展好超声波测距技术也是提高生产效率，提高各个领域的生产水平，降低成本有很大的潜在能力。
2.2超声波传感器介绍?
超声波传感器也称超声波换能器，以一般可以理解的角度来说，通过机械振动产生的超声波，不过这类不能被科学有效的利用，而还有一种就是通过电气产生的，尤其以压电型最为广泛运用，由于是声音与电能的转换，得益于此，我们便可以将其通过单片机等设备能有效清晰的表示出来，压电式最为广泛使用。
压电型换能器通过压电晶片和负责产生共振的片状物利用其发生谐振的特性来实现功能。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，便成为了超声波发射装置。相反,如果两极间的电压不是外加电压,当共振板接收超声波,将压制成的电晶片振动，并将产生的能量转化为电能，这样的话压电晶片的工作使其变成了超声波接收装置。
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