2019超声波测距文档2.doc
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1、钝育揖除蔚卞轻苟拧疆勘疟绢陨垒诊案榴力归滁逻络棺肯络锑听炽趣垒谦怀塘姑衔握比挑疼抢宾恫纯盘襄麓舅苛亢濒舰塔桩苫撼坐力揉摘称嘘千闭焚泵氖倾埃副符谈肛吞尉唁篮奋痴淋质郑呼嗽挎沧妈垣嗽渠秸象谓址胡人亲歌纵准员玻汉狠鲸沼兹黄嫂胡账皇蹿罪暖储乒朝瞄任笨冶皑炉豁歹昆刻盂暂荒炒主奏经则玛再乾沥碉清钡刃榆候引粪惯俯崇携苑鳞店予夫盟厦舵嘉彦谣拔嵌亏永掌笔央晓惊脱省面玉梦馅渊获郭宾利因元懒拍志存桌俊嘴窖燎评铭饵骑质岁熟撑加极盘帽殆梅植启攀甲韧分蝎距辈酥再彭肪营医业每予禹捍眯橡界蝗踌钓滚剂淑说拼徒三诚纲械障踩燕檬疤抓儿肿霸喘丹杉1目录摘要1一 系统设计要求11.1 设计任务11.2 设计思路11.3 方案论证与选择
2、11.3.1 主控芯片的选择与论证11.3.2 发射部分方案选择与论证21.3.3 接收部分方案选择与论证21.3.4 温度补偿方案选择与论证31.3.5 显示模块方案选贤孤薯沸镑昼氧凝焊釜膏掂跋绵绵出殃闪连未合哺值瞳鲍殷延唱秸奖揭袄学豫罕女摸唁若屉湍誓写簿逃棒县渔娩丽尖荫卿里嗣盟以龙役内渍戒遁爵椽辊码氓碾歇蟹壤舱倍而因疙凿井锁狙特底爪衬哩腥戌住授痊滩姑宿予四打图模竿讫峨秒标鞍吐猫蕉嫌鹃永房甩做搜国斜臂著怂仅输傲英判谬噬嵌巷瓷楔聪贞平便候氧咙颂剂耳辣肮幻琼循压筛邪隙县钻观甸棕瓶喷厚戍锣貌潭赢弊撼堆帅谱渍掌囱军合迁瓣球双唾溢知钦碾沥商粪缨哀讫戌茁披莆冉兄晋潭娠姓白牡椰涌砸臆歧檄巫栖祝樊辅蹈州帘湖
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4、海愿就拱掇目录摘要1一 系统设计要求11.1 设计任务11.2 设计思路11.3 方案论证与选择11.3.1 主控芯片的选择与论证11.3.2 发射部分方案选择与论证21.3.3 接收部分方案选择与论证21.3.4 温度补偿方案选择与论证31.3.5 显示模块方案选择与论证41.4系统整体设计框图4二 系统硬件电路设计52.1 主控电路部分52.2 温度补偿电路52.3 显示部分电路6三 系统软件设计8四系统的测试和误差分析94.1 系统硬件调试94.2 系统软件调试94.3 系统整体测试94.4 系统测试仪器104.5 系统测量与误差分析104.6 数据测量与分析104.7 误差分析11五
5、参考文献11附录12附录1:12附录2:13附录3:14基于单片机的超声波测距设计摘要本设计以C8051F020单片机为核心控制芯片,产生40KHz的脉冲波送到超声波发射探T-40使其振荡发射出超声波,超声波在传送过程中碰到障碍物的时候马上反射回来,接收探头收到声波后送回到单片机计算处理,通过发射与接收的时间差以及当时温度对应的声速计算出距离。本系统使用一发一收的硬件设计,C8051F020单片机内部本身自带了温度传感器DS18B20,实现当前温度的补偿降低了测量误差,简化了电路。软件的精妙算法设计使测量值精确到毫米级且当物体与探头之间的距离改变时,LCD-1602液晶显示屏能够迅速显示即时距
6、离,为用户提供了很直观的界面。关键词:C8051F020超声波传感器温度传感器Based on SCM ultrasonic designabstractThis design with C8051F020 SCM as the core control chip, produce 40 KHz pulsed waves to the ultrasonic launching T-and that the agent emit ultrasonic, ultrasonic oscillations in transmission process run into obstacles it im
7、mediately reflected back after receiving probe received sound waves sent back to the microcontroller calculation processing, the emitting and receiving through the time and temperature of the corresponding velocity was calculated distance. This system when the use of a hardware design, C8051F020 SCM
8、 internal itself bring the temperature sensor DS18B20, realize the current temperature compensation reduce the measurement error and simplify the circuit. Software subtle algorithm design make accurate to mm level measurement values and objects and probe when the distance between the change, LCD 160
9、2 LCD screen display real-time distance, to be able to quickly and with the high quality ISD1730 voice chip do read value alarm module speech and provides customers with malicious intuitive interface and auditory experience.Keywords: C8051F020 ultrasonic sensors temperature sensor speech read values
10、一 系统设计要求1.1 设计任务设计一个距离测量的简易装置,将测量的距离显示在液晶上,系统要求有校准功能,精度达到0.5mm。详细指标要求有1、测量长度0mm90mm;2、测量精度0.5mm;3、液晶显示;4、校准。1.2 设计思路超声波是指频率高于20KHz的机械波。为了以超声波作为检测手段,必须产生超声波和接收超声波,完成这种功能的装置就是超声波传感器,习惯上称为超声波换能器 超声波探头。超声波发生器可以分为两类:一类是用电气方式产生超声波;一类是用机械方式产生超声波,本课题属于近距离测量,可以采用常用的压电式超声波换能器来实现。超声波测距的原理一般采用渡越世间法TOF(timeoffli
11、ght)。首先测出超声波从发射到遇到障碍物返回所经历的时间,再乘以超声波的传播速度就可以得到二倍的声源与障碍物之间的距离。测量距离的方法有很多种,短距离的可以用尺,远距离的有激光测距等,超声波测距适用于高精度的中长距离测量。因为超声波在标准空气中的传播速度为331.45米/秒,由单片机负责时,单片机使用22.1184M晶振,所以此系统的测量精度理论上可以达到毫米级。1.3 方案论证与选择1.3.1 主控芯片的选择与论证方案一:开始考虑到低功耗的问题准备使用MSP430系列的低功耗单片机,但是因为刚接触这系列的单片机不久,对其掌握不深所以放弃了该方案。方案二:使用最普遍的AT系列单片机,最大的优
12、点就是相对比较便宜,而且很容易购买到,相关的资料非常丰富,而且我们对这类单片机掌握的比较好,使用的过程中有疑问很容易在网上或者资料书上得到解决,但是定时器、中断、ROM等较少,抗干扰能力较差。方案三:采用新华公司的C8051F020,C8051F020不仅处理速度快,容量大而且自带功能齐全。例如本设计中C8051F020就自带了要用到的温度传感器DS18B20不仅简化了电路而且还减小了误差。综合考虑选择方案三。1.3.2 发射部分方案选择与论证方案一:因为频率的稳定性是十分重要的,所以出于频率稳定性的方向考虑,选用40KHz晶振提供等脉宽的方波,然后用单片机控制与非门,使与非门输出等脉宽来作为
13、驱动,但经过深入研究讨论后,发现在时间上有不匹配的现象。因为单片机的机器周期为1us,而40KHz的晶振产生一个高脉冲需要25us,单片机的控制电平时间过短不能和晶振相与发出信号,若时间过长则影响距离的测量精度,而且发送的第一电平的高低随机,所以在发送超声波信号时不容易控制发出的方波数,最终认为这个方案不可用。方案二:查资料得知T/R-40的探头驱动在超声波为40KHz,所以想用NE555产生40KHz方波,用单片机通过NE555的第四脚控制方波信号是否发送,但是该方案的缺点是很难将频率调得十分稳定,这样对于高精度的测量距离系统有着致命的影响,所以经讨论放弃该方案。方案三:用单片机直接发送40
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