超声波传感器课程设计报告.pdf
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西安广播电视大学
课程设计报告
（理、工、农、医用）
年（季）：
专业：机械设计与制造（本）
课程：传感器与测试技术
姓名：＿＿
学号：
成绩：
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摘要
摘要超声波具有指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播距离较远等优点，因而，在利
用传感器技术和自动控制技术相结合的测距方案中，超声波测距是应用最普遍的一种，并且
在测量精度方面也能达到自动化的使用要求，它广泛应用于倒车雷达、水位测量、建筑施工
工地以及一些工业现场。
超声波测距的原理是利用超声波的发射和接受，根据超声波传播的时间来计算出传播距
离。实用的测距方法有两种，一种是在被测距离的两端，一端发射，另一端接收的直接波方
式，适用于身高计；一种是发射波被物体反射回来后接收的反射波方式，适用于测距仪。此
次设计采用反射波方式。
超声波测距仪硬件电路的设计主要包括单片机系统及显示电路、超声波发射电路和超声
波检测接收电路三部分。单片机采用AT89C51或其兼容系列。采用12M高精度的晶振，以获得
较稳定时钟频率，减小测量误差。单片机用P1.0端口输出超声波换能器所需的40kHz的方波
信号，利用外中断0口监测超声波接收电路输出的返回信号。显示电路采用简单实用的4位共
阳LED数码管，段码用74LS244驱动，位码用PNP三极管8550驱动。
本课题详细介绍了超声波传感器的原理和特性，以及Atmel公司的AT89S51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，指出了设计测距系统的思路和所需考虑的
问题，给出了以AT89S51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
关键词超声波单片机AT89S51AT89S51测距
UltrasonicMCURanging
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目录
摘要·1
关键词·1
1.引言·1
1.1单片机超声波测距系统框图·1
2.超声波测距工作原理·2
2.1超声波传感器·3
2.1.1超声波发生器·3
2.1.2压电式超声波发生器原理·3
2.1.3单片机超声波测距系统构成·3
3.设计方案·4
3.1关于AT89S51单片机·4
3.2超声波测距单片机系统·5
3.3超声波发射和接收电路·6
3.4显示电路·7
3.5供电电路·7
3.6报警输出电路·8
4.软件设计·8
4.1软件设计方法·8
4.1.1主程序设计·8
4.2超声波测距程序流程图·9
4.3超声波测距程子序流程图·10
5.调试与性能分析·10
5.1调试步骤·10
5.2性能分析·11
致谢·11
参考文献·12
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