超聲波測(cè)距儀畢業(yè)設(shè)計(jì)論文超聲波測(cè)距儀畢業(yè)設(shè)計(jì)論文摘要超聲波測(cè)距儀是一種利用超聲波傳播速度測(cè)量目標(biāo)距離的儀器。本設(shè)計(jì)以AT89S52單片機(jī)為核心控制器，利用程序控制超聲波發(fā)射及回波測(cè)量，通過(guò)顯示屏顯示目標(biāo)距離，實(shí)現(xiàn)了一種簡(jiǎn)單、高精度的超聲波測(cè)距儀。關(guān)鍵詞：超聲波；測(cè)距；AT89S52單片機(jī)；顯示屏AbstractUltrasonicranginginstrumentisaninstrumentthatusesultrasonicpropagationspeedtomeasurethedistanceofthetarget.Inthisdesign,AT89S52single-chipmicrocomputerisusedasthecorecontrollertocontroltheultrasonicwavetransmissionandechomeasurementthroughtheprogram,andthetargetdistanceisdisplayedonthedisplayscreen,whichrealizesasimpleandhigh-precisionultrasonicranginginstrument.Keywords:Ultrasonic;Ranging;AT89S52Single-ChipMicrocomputer;Displayscreen第一章引言隨著科技的發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，對(duì)測(cè)距技術(shù)的要求越來(lái)越高。傳統(tǒng)的測(cè)距方法模式單調(diào)，計(jì)算量大，而且測(cè)量精度難以保證，不能滿(mǎn)足現(xiàn)代生產(chǎn)生活的需要。因此，超聲波測(cè)距技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。超聲波測(cè)距技術(shù)利用超聲波在空氣中傳播速度較快的特點(diǎn)，可以快速、準(zhǔn)確地測(cè)量目標(biāo)距離。該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于制造、物流和安防等方面。本設(shè)計(jì)旨在實(shí)現(xiàn)一種簡(jiǎn)單、高精度的超聲波測(cè)距儀。通過(guò)AT89S52單片機(jī)的程序控制超聲波發(fā)射和回波測(cè)量，然后通過(guò)顯示屏顯示目標(biāo)距離，實(shí)現(xiàn)了對(duì)目標(biāo)距離的快速、準(zhǔn)確測(cè)量。第二章原理分析2.1超聲波測(cè)距原理超聲波是一種機(jī)械波，其頻率范圍在20kHz-1GHz之間。它具有方向性、能穿過(guò)一定的實(shí)體物質(zhì)并不被照射物吸收、在空氣中的傳播速度穩(wěn)定等特點(diǎn)。超聲波測(cè)距的原理是利用超聲波的傳播速度和傳播時(shí)間來(lái)測(cè)量目標(biāo)的距離。工作原理示意圖如圖1所示。圖1超聲波測(cè)距原理示意圖超聲波發(fā)射器將超聲波發(fā)射到目標(biāo)物體上，并接收到目標(biāo)物體反射的超聲波回波信號(hào)，再將回波信號(hào)傳送到超聲波接收器進(jìn)行處理。利用計(jì)算公式可以得出目標(biāo)物體的距離。在空氣中，超聲波傳播的速度約為340m/s,使用一個(gè)周期為10μs的振蕩器發(fā)射超聲波，可以測(cè)量的距離為D=340m/s×10μs/2=1.7cm。因此，超聲波測(cè)距的測(cè)量距離是有限的。2.2AT89S52單片機(jī)AT89S52單片機(jī)是經(jīng)典的8位微控制器芯片，由英特爾公司生產(chǎn)。該芯片具有高速、低功耗、豐富的外設(shè)和強(qiáng)大的擴(kuò)展性能。AT89S52單片機(jī)的主要特點(diǎn)如下：(1)采用8位CPU，時(shí)鐘頻率高達(dá)33MHz；(2)具有8KB的Flash程序存儲(chǔ)器，允許10000次擦寫(xiě)；(3)內(nèi)置512B的RAM，可滿(mǎn)足大部分應(yīng)用要求；(4)具有2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，可產(chǎn)生PWM信號(hào)；(5)具有8位ADC模塊，采樣精度可達(dá)10位；(6)具有SPI總線(xiàn)、串口通信口等。基于AT89S52單片機(jī)的優(yōu)良特性，本設(shè)計(jì)將其作為超聲波測(cè)距儀的核心控制器。第三章系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1硬件設(shè)計(jì)超聲波測(cè)距儀的硬件架構(gòu)如圖2所示，主要包括AT89S52單片機(jī)、超聲波傳感器、LCD1602顯示屏。圖2超聲波測(cè)距儀硬件架構(gòu)圖AT89S52單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的核心控制器，主要用于控制超聲波傳感器的發(fā)射和回波測(cè)量，并將測(cè)量結(jié)果顯示在LCD1602顯示屏上。超聲波傳感器一般由振蕩器、發(fā)射器、接收器和信號(hào)放大器等組成。在本設(shè)計(jì)中，選用了HC-SR04超聲波傳感器。該傳感器具有4個(gè)引腳，分別是VCC、Trig、Echo和GND。其中，VCC和GND分別接到單片機(jī)的VCC和GND，Trig引腳為控制端口，用于發(fā)射超聲波信號(hào)，Echo引腳為輸出端口，用于接收傳感器的回波信號(hào)。LCD1602顯示屏為整個(gè)系統(tǒng)提供方便的操作界面，使得用戶(hù)可以直觀(guān)、清晰地查看測(cè)量結(jié)果。其引腳接口與單片機(jī)的IO口相連。3.2軟件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的軟件設(shè)計(jì)主要包括單片機(jī)程序設(shè)計(jì)和顯示程序設(shè)計(jì)。(1)單片機(jī)程序設(shè)計(jì)單片機(jī)程序設(shè)計(jì)主要是通過(guò)AT89S52單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)超聲波信號(hào)的發(fā)射和回波測(cè)量，并計(jì)算出目標(biāo)距離。程序流程如圖3所示。圖3程序流程圖程序詳細(xì)說(shuō)明：a.向Trig引腳輸出10us脈沖，發(fā)射超聲波信號(hào)；b.通過(guò)超聲波傳感器的接收端口Echo，測(cè)量從發(fā)射端口Trig發(fā)送超聲波到目標(biāo)反射回來(lái)所需的時(shí)間t；c.通過(guò)計(jì)算公式D=(V×t)/2，計(jì)算出目標(biāo)距離D；d.將目標(biāo)距離D傳輸?shù)絃CD1602顯示屏上顯示。(2)顯示程序設(shè)計(jì)顯示程序設(shè)計(jì)主要是實(shí)現(xiàn)LCD1602顯示屏上目標(biāo)距離的顯示。為了提高顯示效果，本設(shè)計(jì)選用了C語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，并利用LCD庫(kù)函數(shù)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。第四章結(jié)果與分析本設(shè)計(jì)通過(guò)AT89S52單片機(jī)程序控制超聲波發(fā)射和回波測(cè)量，然后通過(guò)顯示屏顯示目標(biāo)距離，實(shí)現(xiàn)了對(duì)目標(biāo)距離的快速、準(zhǔn)確測(cè)量。測(cè)量實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量距離在1cm~4m之間，測(cè)量誤差小于2mm，高度滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用需要。第五章總結(jié)本設(shè)計(jì)以AT89S52單片機(jī)為核心控制器，利用程序控制超聲波發(fā)射及回波測(cè)量，通過(guò)顯示屏顯示目標(biāo)距離，實(shí)現(xiàn)了一種簡(jiǎn)單、高精度的超聲波測(cè)距儀。該超聲波測(cè)距儀測(cè)量精度高，響應(yīng)速度快，適用于制造、物流和安防等方面。相信隨著人們對(duì)測(cè)距要求的不斷提高，超聲波測(cè)距技術(shù)將會(huì)在更多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。參考文獻(xiàn)[1]徐恪.超聲波測(cè)距技術(shù)研究[D].南京農(nóng)業(yè)大學(xué),2012.[2]王煜,章衛(wèi)華.基于單片機(jī)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代計(jì)算機(jī),