课程设计成果说明书

题 目： 超声波测距仪的设计 学生姓名： 学 号： 学 院： 班 级： 指导教师：

2015年11月20日

摘要

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。利用超声波检测距离，设计比较方便，计算处理也较简单，并且在测量精度方面也能达到日常使用的要求。

超声波测距仪，可应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控，也可用于如液位、井深、管道长度的测量等场合。利用超声波指向性强，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。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制。 本设计的超声波测距仪利用超声波传输中距离与时间的关系，采用以STC12C5A单片机为核心进行控制及数据处理，最终完成超声波测距仪的硬件电路和软件设计。该测距仪主要由超声波发射器电路、超声波接收器电路、单片机控制电路、系统电源电路及显示电路构成。整个程序采用模块化设计，由主程序、发射子程序、接收子程序、显示子程序等模块组成。各探头的信号经单片机综合分析处理，实现超声波测距器的各种功能。在此基础上设计了系统的总体方案，最后通过硬件和软件实现了各个功能模块。

关键词：超声波；测距；传感器

1. 选题背景

随着科技发展的不断进步，自动测量技术不断更新，非接触式测量技术也有了长足的发展。在很多工控场合，测量的物体是不能够直接接触到的，或者是测量物体不宜直接接触, 这个时候就要用到非接触式的测量仪器。自物理学上发现了压电效应与反压电效应之后，人们解决了利用电子学技术产生超声波的办法，从此超声波技术得到广泛运用。而在超声波测量领域，尤其是在测距领域，结合各种其他技术的应用，超声波测量变得十分普及。

超声波是一种在弹性介质中的机械振荡，传播速度仅为光波的百万分之一，纵向分辨率较高。超声波对色彩、光照度、外界光线和电磁场不敏感，因此超声测距对于被测物处于黑暗、有灰尘或烟雾、强电磁干扰、有毒等恶劣的环境下有一定的适应能力，在液位测量、机器人避障和定位、倒车雷达、物体识别等方面有着广泛的运用。与其他测距方法相比，超声波测距方法有其自己的特点：

(1) 相对于声波，超声波具有定向性好、能量集中、在传输过程中的衰减较小、反射能力较强等优势。

(2) 相对于光学方法，超声波的波速小，可以直接测量较近目标的距离，纵向分辨率较高；对色彩、光照度、电磁场不敏感，被测物体处于黑暗，有灰尘，烟雾，电磁干扰，有毒等恶劣的环境有一定的适应能力。特别是在海洋勘测方面具有独特的优点。

(3) 超声波传感器结构简单，体积小，费用低，信息处理简单可靠，易于小型化与集成化。

随着科学技术的快速发展，超声波的应用将越来越广。但就目前技术水平来说，人们可以具体利用的超声波技术还十分有限，因此，这是一个正在蓬勃发展而又有无限前景的技术及产业领域。

2. 设计思路

超声波测距系统包括超声波的发射与接收系统、报警系统和显示系统。其结构框图如图2-1所示：

LED显示 超声波发射 单片机 控制器 扫描驱动 超声波接收 报警装置

2-1 超声波测距系统的结构框图