基于单片机的超声波测距仪毕业论文

基于单片机的超声波测距仪设计及应用分析

【摘要】基于超声波传输中距离与时间的关系，利用AT89C51单片机进行控制和数据处理，设计了一种能够精确测量两点间距离的超声波测距仪。测距仪主要由超声波发射电路、超声波接收电路、单片机控制电路、环境温度检测电路和显示电路组成。利用设计的超声波测距仪，对不同距离进行了测试，并对误差进行了详细分析。

[关键词]超声波测距单片机温度传感器

随着社会的发展，人们对距离或长度测量的要求越来越高。超声波测距由于其非接触测量和相对较高的精度，越来越受到重视。本文设计的超声波测距仪可以测试不同的距离，并进行详细的误差分析。

一、设计原则

超声波测距仪是基于超声波遇到障碍物反射的特性。超声波发射器向某个方向发射超声波，同时开始计时。超声波在空气中传播，途中遇到障碍物会立即返回。超声波接收器在接收到反射波时会立即停止计时。通过在产生的波发射后连续检测障碍物反射的回波，测量发射超声波和接收回波之间的时间差T，然后计算距离L。基本测距公式为:L = (△ t/2) * C。

其中l是要测量的距离。

T——透射波和反射波之间的时间间隔。

C——超声波在空气中的声速，常温下取340米/秒。

声速确定后，通过测量超声波的往返时间可以得到l。

二、超声波测距仪的设计目标

测量距离:5米以内；LED能正确显示两点间的距离；误差小于5%。

三。数据测量和分析

1.数据测量和分析

由于实测的限制，选取了30cm、50cm、70cm、80cm、90cm、100cm这6个小于1米的距离进行测量，每个距离连续测量7次，得到测量数据(温度:29℃)，如表所示。从表中数据可以看出，测量值一般比实际值大几厘米，但连续测量的精度还是比较高的。

从每组测量数据中去掉一个最大值和一个最小值，然后求平均值作为最终的测量数据，最后进行对比分析。这样处理数据也是科学合理的。从表中数据来看，超声波虽然有温度补偿，但在相对较短距离的测量中，其相对误差也比较大。特别是对于30cm和50cm的距离测量，相对误差分别为5%和4.8%。但是从所有的测量结果来看，这个设计的绝对误差比较小，比较稳定。本次设计盲区约22.6cm，基本满足设计要求。

2.误差分析

测距误差主要来自以下几个方面:

(1)超声波收发探头与被测点有一定的角度，直接影响测量距离的准确值；(2)超声回波的声强与待测距离直接相关，所以实际测量不一定是由第一次回波过零触发的；(3)由于工具简单，实际测量距离也有误差。影响测量误差的因素很多，包括现场环境干扰、时基脉冲频率等。

四、应用分析

利用超声波测量大气中的地面距离是随着现代电子技术的发展才正式应用的技术。由于超声波测距是一种非接触式检测技术，不受光线和被测物体颜色的影响，在恶劣环境下(如粉尘)有一定的适应性。因此应用极其广泛。比如测绘地形图、建房、架桥、修路、挖矿、油井等。利用光电技术实现了超声波测距和地面距离测量。超声波测距仪的优点是仪器成本比光波测距仪低，省力，操作方便。

超声波测距仪也用于先进的机器人技术。超声波源安装在机器人上，向周围发射超声波，同时接收障碍物反射的回波，确定机器人自身的位置。它被用作传感器来控制机器人的电脑等等。由于超声波易于定向发射，方向性好，强度控制好，其应用价值越来越受到重视。

总之，从上面的分析我们可以看出，使用超声波测距在很多方面都有很多优势。因此，本课题的研究具有很大的实用价值和商业价值。

动词 （verb的缩写）结论

本设计的测量距离满足市场要求，测量盲区也控制在23cm以内。根据市场需求，这种设计还可以增加发射功率，使测量距离更远。在显示方面，也可以适当修改程序，让LED显示发射超声波时的温度值，接收到超声波回波后计算距离值时，LED自动切换显示距离值，对视觉效果有更直观的了解。

参考资料:

[1]孙和。MCS-51/96系列单片机原理及应用(修订版)[M]。北京:北京航空航天大学出版社

[2]《晋书·王智·史明》。现代传感器技术[M]。电子工业出版社。54438+0998+0-330.100088880805

[3]孙和。MCS-51/96系列单片机原理及应用(修订版)[M]。北京:北京航空航天大学出版社. 2002.46-170

[4]陆、、王、、、赵、。超声波测距仪的设计[J].传感器技术. 2002

仅供参考，请大家自己学习。

希望对你有帮助。