基于單片機的高精度超聲波測距系統(tǒng)的設(shè)計設(shè)計(1)

1、華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）1目錄設(shè)計總說明................................................................IIntroduction..............................................................I１緒論.......................................................

2、...........111系統(tǒng)設(shè)計背景....................................................112國內(nèi)外研究現(xiàn)狀..................................................1２超聲波測距原理和方案..................................................1２.１超聲波測距的基本理論............

3、...............................1２.１.１超聲波簡介...............................................1２.１.２超聲波與傳播介質(zhì)的關(guān)系...................................1２.１.３超聲波換能器簡介.........................................1２.２超聲波測距系統(tǒng)總體設(shè)計.........

4、................................1３硬件設(shè)計..............................................................1３.１硬件的選型.....................................................1３.１.１主控單片機的選型.........................................1３.

5、１.２超聲波傳感器的選型.......................................1３.１.３溫度傳感器的選型.........................................1３.２ＣＰＵ模塊電路的設(shè)計...........................................1３.３電源電路的設(shè)計..............................................

6、...1３.４發(fā)射電路的設(shè)計.................................................1３.５接收電路的設(shè)計.................................................1３.５.１回波接收及濾波放大電路...................................1３.５.２時間增益補償（ＴＧＣ）電路..........................

7、.....1３.５.３雙比較器整形電路.........................................1３.６溫度補償電路的設(shè)計.............................................1３.７顯示電路的設(shè)計.................................................1３.８通訊電路的設(shè)計...............................

8、..................1４軟件設(shè)計..............................................................1華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）I設(shè)計總說明目前超聲波測距技術(shù)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于各領(lǐng)域由于其具有非接觸式測量的特點在工業(yè)領(lǐng)域液位、井深、管道長度以及建筑物測量、倒車雷達、智能機器人的控制系統(tǒng)中都發(fā)揮了重要的作用。但以我們當(dāng)前的技術(shù)水平來說，對超聲波測距技術(shù)的應(yīng)用是有限的，

9、未來的發(fā)展方向應(yīng)該是朝著高精度、低盲區(qū)、拓展功能更豐富以及成本價格更低的方向發(fā)展。和普通超聲波測距系統(tǒng)不同高精度超聲波測距系統(tǒng)要求的盲區(qū)更小、精度更高。為了達到該標準，設(shè)計系統(tǒng)需包含溫度補償電路，雙比較器整形電路和時間增益補償電路等信號調(diào)理電路。最后，還需加入一些必須的外圍電路如顯示電路，用于顯示測量結(jié)果，還必須含有通訊接口，方便與上位機進行通訊且可將測量結(jié)果進行上傳。另外，該系統(tǒng)進行軟件化峰值檢測，使電路更加簡化，充分利用了軟件資源。

10、通過對系統(tǒng)的需求分析，硬件電路的設(shè)計方案最終得以確定，主要由AT89C52單片機作為主控芯片。為了達到高精度的要求，首先我們需要了解造成測量精度不高的原因，首先，聲波在空氣中的傳遞速度會隨著溫度而發(fā)生有規(guī)律的變化。用平均速度計算出的距離和實際距離可能會有一定的誤差。其次，由于超聲波屬于波的一種，因此具有波的衍射特性。這會使得超聲波沒有經(jīng)過反射，即不是由于碰到物體而返回的波，而是直接收到發(fā)射端由于衍射現(xiàn)象而改變了傳播方向的那部分超聲波。這

11、就是會導(dǎo)致一個測量盲區(qū)，在測量近距離時產(chǎn)生錯誤讀取而造成測量失敗。因此，只要加入溫度補償電路，由一個溫度傳感器先測量環(huán)境溫度，以實際溫度帶入計算，就能有效避免第一類誤差的產(chǎn)生；其次，加入雙比較器整形電路，就能有效避免第二類誤差的產(chǎn)生。本系統(tǒng)由AT89C52單片機控制時間長短的計數(shù)以及控制超聲波信號的發(fā)射、接收。整個電路采用模塊化設(shè)計思想，主要包含顯示電路、超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、溫度補償電路等。顯示電路主要采用LED數(shù)碼管組成，