B C源程序……………………………………………….…………63参考文献………………………………………………………..…………...73
第一章 引言
1.1 单片机应用系统概述
单片机是一个单芯片形态、面向控制对象的嵌入式应用计算机系统。它的出现及发展使计算机技术从通用型数值计算领域进入到智能化的控制领域。从此，计算机技术在两个重要领域——通用计算机领域和嵌入式计算机领域都得到了极其重要的发展,并正在深深地改变着我们的社会。
嵌入式系统无疑是当前最热门、最具有发展前景的IT应用之一。嵌入式系统的应用可以使传统的电子系统升级成为智能化的电子产品，使其成为具有“生命”的现代化智能系统。嵌入式系统一般应用于对实时响应要求较高的设备中，单片机作为嵌入式系统的核心部件，其应用使电子系统的智能化出现了意想不到的效果，常常无需对硬件资源做任何改动，只需更新系统软件就能使系统功能升级。现代社会中嵌入式系统无处不在，早已被应用在国防、国民经济、以及人们日常生活的各个领域，主要可以归纳为以下几个方面。
（1）军事装备：各种武器控制（火炮控制、弹道控制、炮弹引信等），坦克、舰船、轰炸等各种电子装备，雷达、电子对抗、军事通讯装备等。
（2）家用电器：各种家电产品，如数字电视、机顶盒、数码相机、VCD、DVD、可视电话、洗衣机、电冰箱、手机、智能玩具等。
（3）工业控制：各种智能仪器仪表、数控装置、可编程控制器、分布式控制系统、工业机器人、机电一体化设备、汽车电子设备等。
（4）商用设备：各种收款机、POS系统、电子秤、条形码阅读器、商务终端、IC卡输入设备、自动柜员机、防盗系统等。
（5）办公用品：复印机、打印机、传真机、扫描仪、手机、个人数字助理（PDA）、变频空调设备、通信终端、程控变换机、网络设备等。
（6）医疗电子设备：各种医疗电子仪器，如X光机、超声诊断仪、心脏起搏器、监护仪器等，以及辅助诊断系统、专家系统等。
单片机应用系统的设计包括单片机基本扩展、外围电路设计和程序设计、单片机应用系统开发环境、系统可靠性设计、电磁兼容性设计等内容。通常开发一个单片机系统的步骤如下：
图 1.1.1 设计步骤
1.2 超声波测距系统概述
在基于传统的测力距离存在不可克服的缺陷。例如，液面测量就是一种距离测量，传统的电极法是采用差位分布电极，通过给电或脉冲来检测液面，电极长期浸泡于水中或其他液体中，极易被腐蚀、电解，失去灵敏性。由于超声波具有强度大，方向性好等特点，利用超声波测量距离就可以解决这些问题，因此超声波测量距离技术在工业控制、勘探测量、机器人定位和安全防范等领域得到了广泛的应用。
超声波测距电路可以由传统的模拟或者数字电路构建，但是基于这些传统电路构建的系统往往可靠性差，调试困难，可扩展性差，所以基于单片机的超声波测距系统被广泛的应用。通过简单的外围电路发生和接收超声波，单片机通过采样获取到超声波的传播时间，用软件来计算出距离，并且可以采集环境温度进行测距补偿，其测量电路小巧，精度高，反映速度快，可靠性好。
1.3本设计任务的主要内容
1超声波测距仪设计要求如下： 1） 测量距离<6m； 2） 精度优于1%； 3） 进行温度补偿；
4） 显示方式采样LCD； 5） 具有抗干扰能量；
6） 体积小、功耗低、便于嵌入到其他系统。
2 硬件电路的设计
1) 方案的论证;
2) 元件的选择;
3) 用Altium designer绘制原理图。 3 系统的PCB制作
1) PCB布局布线；
2) PCB实验板的焊接。 4 系统软件的编写
1) 软件的编写和编译检查； 2) 基于Proteus的软件仿真。 5 样机实验测试 1) 实验检查； 2) 测试数据。
6 误差分析
1）误差的分析； 2）改进。
第二章 超声波测距的原理
2.1 超声波的基本理论
超声波是一门以物理、电子、机械、以及材料科学为基础的、各行各业都要使
用的通用技术之一。该技术在国民经济中，对提高产品质量，保障生产安全和设备安
全运作，降低生产成本，提高生产效率特别具有潜在能力。因此，我国对超声波的研究特别活跃。
超声技术是通过超声波的产生、传播以及接收的物理过程完成的。超声波具有聚束、定向及反射、投射等特性。按超声波振动辐射大小不同大致可以分为：用超声波使物体或物性变化的功率应用，称之为功率超声；用超声波获取信息，称为检测超声。
超声波是听觉阈值之外的振动，其频率范围在104——1012Hz，其中通常的频率大约在104——3 10
6
之间。超声波在超声场（被超声波充满的范围）传播时，如
果超声波的波长与超声场相比，超声场很大，超声波就像处在一种无限的介质中，超声波自由地向外扩散；反之，如果超声波的波长与相邻介质的尺寸相近，则超声波受到界面限制不能自由的向外扩散。于是超声波在传播过程中有如下的特性和作用：
1 超声波的传播速度
超声波在介质中可以产生三中形式的振荡波：横波——质点振动方向垂直于传播方向的波；纵波——质点振动方向与传播方向一致的波；表面波——质点振动介于纵波和横波之间，沿表面传播的波。横波只能在固体中传播，纵波能在固体液体中和气体中传播，表面波随深度的增加其衰减很快。为了测量各种状态下的物理量多采用纵波形式的超声波。超声波的频率越高，越与光波某些特性相似。
超声波与气其他声波一样，其传播速度与介质密度和弹性特性有关。 超声波在气体和液体中，其传播速度CgL=（
式中 ——介质的密度； Ba——绝对压缩系数。
可以推导出超声波在空气种传播速度CG 331.4 0.61 T。（T为环境温度）。 超声波在固体中的传播速度分两种情况： (1)纵波在固体介质中的传播速度 其传播与介质的形状有关。
Cq ()2 （细棒）
E
12
1
1
Ba
）2
E
1
Cq [
(1 )
]2 （薄板）
Cq [
E(1 )
1
K
43G
1
(1 )(1 2 )
百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说公务员考试基于单片机的超声波测距系统实现(2)在线全文阅读。
相关推荐：