1、 1 目 录 目目 录录 1 摘摘 要要 . 2 第第 1 章章 超声波测距系统设计超声波测距系统设计 3 1.1 超声波测距的原理 . 3 1.2超声波测距系统电路的设计 3 1.2.1 总体设计方案 . 3 1.2.2发射电路的设计 4 1.2.3接收电路的设计 5 1.2.4显示模块的设计 6 1.3超声波测距系统的软件设计 7 1.4本章小结 . 9 第第 2 章章 绪论绪论10 2.1 课题背景，目的和意义 10 2.2两种常用的超声波测距方案 10 2.2.1基于单片机的超声波测距系统 .10 2.2.2基于CPLD的超声波测距系统 . 11 2.3课题主要内容 12 第第 3 章
2、章 超声波传感器超声波传感器 13 3.1超声波传感器的原理与特性 13 3.1.1原理 13 3.1.2特性 14 3.2超声波传感器的检测方式 15 3.3超声波传感器系统的构成 16 3.4本章小结 . 17 第第 4 章章 AT89C51 单片机简介单片机简介 .18 4.1单片机基础知识 18 4.1.1单片机的内部结构 .18 4.1.2单片机的基本工作原理.20 4.2单片机的分类及发展 . 21 4.3单片机 AT89C51 的特性. 22 4.4本章小结 . 25 第第 5 章章 电路调试及误差分析电路调试及误差分析.26 5.1电路的调试. 26 5.2系统的误差分析 26
3、 5.2.1声速引起的误差 26 5.2.2单片机时间分辨率的影响 27 2 5.4本章小结 . 28 结论结论 .29 致谢致谢 .30 参考文献参考文献 31 附录附录 1 31 附录附录 2 36 附录附录 3 38 摘 要 超声波具有指向性强，能量消耗缓慢，传播距离较远等优点，所以，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，它广泛应用于防盗、倒车雷达、水位测量、建筑施工工地以及一些工业 现场。 本报告详细的介绍了超声波传感器的原理和特性，以及 Atmel 公司的 AT89C51 单片机的性能和特点，并在分析了超声波测距的原理的基础上，指出
4、了 设计测距系统的思路和所需考虑的问题， 给出了以 AT89C51 单片机为核心的低成 本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪的硬件电路和软件设计方法。该系统 电路设计合理、工作稳定、性能良好、检测速度快、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。 3 一 超声波测距系统设计 1.1 超声波测距的原理 单片机发出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 2 ct S (1-1) 式(1-1)中的c为超声波在空气中传播的速度。 限制该系统的最大可测距离存在四个因素：超声波的幅度、反射物的质地、 反射和入射声波之间的夹角以及接收换能器的灵敏度。 接收换能器对声波脉冲的 直接接收能力将决定最小可测距离。 为了增加所测量的覆盖范围， 减少测量误差， 可采用多个超声波换能器分别作为多路超声波发射/接收的设计方法。由于超声 波发球声波范围，其波速c与温度有关，表 1-1 列出了几种不同温度下的波速。 表 1-1 声速与温度的关系 温度() 30 20 10
