超声波测距仪的设计

论文摘要

电子测距仪要求测量范围在30cm～120cm,测量精度1cm内,测量时与被测物体无直接接触,能够清晰稳定地显示测量结果。由于超声波指向性强,能量消耗缓慢,在介质中传播的距离较远,因而超声波经常用于距离的测量,如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。该测距仪采用555电路、两级放大电路和电平比较电路实现了超声波的发射与接收、LED显示电路、报警电路。单片机为该测距仪的核心单元,在按键的步进控制下实现在30cm～120cm的距离探测,并具有数码管实时显示探测距离值功能,设定距离值报警功能,手动调整报警范围等功能。本文脉冲产生电路产生的40KHz的脉冲信号经驱动电路驱动功率后进入超声波发射器,让其发出超声波。超声波接收器接受到发射器发出的超声波信号后经信号放大、处理比较后进入单片机微控制器,单片机将进行计算分析后在数码管显示模块显示出当前测量距离值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.1.1 超声波测距介绍
• 1.1.2 超声波测距的原理
• 1.2 课题研究的目的和意义
• 1.2.1.课题研究的目的
• 1.2.2.课题研究的意义
• 1.3 课题研究内容及论文结构安排
• 1.3.1 课题研究内容
• 1.3.2 论文结构安排
• 第二章 超声波测距仪系统总体设计
• 2.1 超声波传感器简介
• 2.1.1 超声波传感器的原理与特性
• 2.1.2 超声波传感器的检测方式
• 2.1.3 超声波传感器系统的构成
• 2.2 超声波测距仪的基本工作原理
• 2.2.1 超声波测距仪的需求分析和性能要求
• 2.2.2 超声波测距仪的功能简介
• 2.2.3 理论分析与计算
• 2.3 控制器的方案设计与选择
• 2.3.1 ATMEGA16 单片机
• 2.3.2 超声波发生器
• 2.4 本课题的整体方案设计
• 2.4.1 整体方案的设计
• 2.4.2 整体方案的论证
• 第三章 超声波测距仪硬件设计与实现
• 3.1 总体设计方案
• 3.1.1 电路板供电电路的设计
• 3.1.2 发射接收电路的设计
• 3.1.3 控制、显示及报警模块的设计
• 3.2 印制电路板设计
• 第四章 超声波测距仪软件设计与实现
• 4.1 软件功能分析及算法特点
• 4.1.1 程序框图
• 4.1.2 算法特点
• 4.1.3 超声波发生子程序和接收子程序
• 第五章 电路调试与误差分析
• 5.1 超声波测距电路调试
• 5.2 超声波测距误差分析
• 5.3 测量结果
• 5.4 提高精度的方案及系统设计
• 5.5 利用数字温度传感器 DS18B20 对测距仪进行温度补偿
• 总结与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 附件