声波测距实验报告

声波测距实验报告 超声波测距实验报告 超声波测距系统实物设计报告 一.设计要求 1.测量距离不小于0.3米,数字显示清晰,无数字叠加,动态显示测量结果,更新 时间约为0.5秒左右。 2.测量精度优于0.1米,显示精度0.01米。 3.距离小于0.3米时,蜂鸣器发出”嘀嘀”报警。 4.测量距离超过1.0米时,指示灯显示超量程。 二.系统设计思路 1.原理框图 超声波发射 2.系统组成模块 (一)40KHZ方波产生电路 1、分析:利用555定时器组成的多谐振荡器作为时钟信号的产生电路，通过理论计算加上微调电阻和电容的值，得到所需频率的矩形波，当R2远大于R1时，矩形波的占空比接近50%，可近似为方波。 2、单元电路如下图; 3、参数计算: 4、仿真结果: (二)2Hz时钟信号发生电路: 1、分析:利用555定时器组成的多谐振荡器作为时钟信号的产生电路，通过理论计算加上调整电阻和电容的值，得到所需频率的矩形波。其中占空比在70%以上。 2、单元电路如下所示: 参数计算:R1=710K欧，R2=375欧，C1=1微F (三)17kHz时钟信号发生电路: 1、分析:利用555定时器组成的多谐振荡器作为时钟信号的产生电路，通过理论计算加上调整电阻和电容的值，得到所需频率的矩形波。 2、单元电路如下所示: 3、参数计算: R1=1K欧，R2=395欧，C5=47nf; 4、仿真 5、功能:数字显示的测量结果要求动态更新时间约0.5秒左右，所以要求一个频率约2Hz的时钟信号来控制刷新数据，保证结果显示稳定不闪烁。 三， 调试说明 首先要在示波器上稳定的出现5个波形，40khz的方波，17khz的方波，加上接收头之后的波形，经过347放大之后的正弦波，2hz经过非门整形之后的波形; 其中值得注意的就是40khz的占空比一定要精确的得到50%，这个和你测试的准确度和高度直接相关，我们在提高高度的过程中其中一个就是回过头来 再去调整40khz的准确度。 17khz的一定是占空比小于40%，这个最直接的影响是测试精度，我们尝试在17khz之后不接非门就是占空比大于50%，测试结果是不准确的。 如果说超声波测距最重要的是什么我会毫不迟疑的说出2hz的调试，其中包括参数计算和占空比，刚开始我们就相信别人和老师的数据，结果是错误的，最后我们一致下定决心自己搞出自己的特色，搞出自己的数据，我索性自己计算出了一组数据，结果证明是正确的。我们做出来之后接下来其他组就直接采用我们的数据了，所以我们的2hz数据才是原创。 还有就是正弦波的波形，这个波形反映了信号的强度以及杂波的情况，这个需要注意的就是放大倍数和滤波电容的选取，这个会在后面的叙述中详细。 篇二:超声波测距实验报告 超声波测距实验报告 一(实验规划 1.在网上寻找同型号超声波原理图，并理解。 2.向学长询问队里关于超声波测距的资料。 3,根据资料将硬件电路搭好，然后一边消化资料，一边学习单片机的相关知识。 4,将上一届的程序看懂，然后稍加改动，以适应自己的单片机开发板环境。 5，有不懂得地方，先自己琢磨，实在琢磨不透就请教队里的学长和学姐。 6，不断地调试程序，使得测距更加精准。 7，进行距离和角度测量的实验，并数据 8，进行数据分析，探究影响超声波测距精度的原因以及传感器性能的好坏。 二(数据处理 超声波发散角的大小 被测物体面平整 实 际11.16.21.26.31.36.41.46.51.56.61.66.71.76.81.86.91.96.101距1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 .1 离 显 示10.15.20.25.30.35.40.45.51.55.66.71.76.81.86.91.95.10161 距2 5 5 9 7 7 7 3 1 7 1 1 3 2 3 5 9 .3 离 误 差0.9 0.6 0.6 0.2 0.4 0.4 0.4 0.8 0 0.4 0.1 0 0 0.2 0.1 0.2 0.4 0.2 0.2 大 小 被测物体表面凹凸不平 显14,20.25.30.35.45.51.58.61.66.71.76.81.86.91.96.102.示9.2 41 5 8 9 4 6 5 1 6 6 3 9 2 4 5 2 8 1 值 实11.16.21.26.31.36.41.46.51.56.61.66.71.76.81.86.91.96.101.际1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 值 误1.2 1.6 0.3 0.2 0.7 0.5 0.1 0.6 0 2.5 0.5 0.2 0.8 0.1 0.3 0.4 0.1 1 差 被测物体的长为91cm，宽为61cm 实 11112141516171819202122232425262728293031323334353637383940际0130 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 值0 0 0 19显 01111414161718192021222324252627272930303233343536373839409示99.30.9.0.0.0.0.0.0.0.1.0.0.0.1.9.0.1.9.0.0.1.1.1.1.1.1.0..值 .4 0 5 8 4 2 7 1 5 9 4 1 5 9 2 1 8 9 8 7 7 3 4 1 7 3 2 6 1 4 7 00误0.-00.-0-0-0-0-0-0-0-1-0-0-0-10.-0-00.0.-0-1-1-1-1-1-1-0..0 差 6 .5 2 .4 .2 .7 .1 .5 .9 .4 .1 .5 .9 .2 .1 2 .9 .8 3 7 .3 .4 .1 .7 .3 .2 .6 .1 6 3 被测物体长为60cm，宽为45cm 实 111131415161718192021222324252627282930313334353637383940际012320 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 值0 0 0 0 0 1119显 113141516171818202122232425262728293031333343536273839409示0900.0.0.0.0.9.0.1.0.0.1.0.0.0.1.1.0.1.22.2.2.2.2.2.2.3..值 ...9 1 7 6 6 6 2 7 6 9 1 7 3 5 3 3 9 6 2 4 2 1 5 7 1 7 4 5 9 6 8 --误0000-0-0-0-0-00.-0-1-0-0-1-0-0-0-1-1-0-1--2-2-2-2-2-2-2-3 差.....9 .1 .7 .6 .6 4 .2 .7 .6 .9 .1 .7 .3 .5 .3 .3 .9 .6 2 .4 .2 .1 .5 .7 .1 .7 .4 值5 4 9 8 三(实验总结 1前四组实验数据，超声波传感器所测为1m以内的实物的距离， 实验结果表明测量精度与被测物体表面积有关，与被测物体的表 面平整程度无关，超声波的发散角与被测物体的距离有关，且与 被测物体距离越近，超声波发散角越大，(在10cm以内接近40) 当与被测物体距离超过56cm时，发散角在15度以内。 2.后两组实验数据，超声波传感器所测为1m到4m的实物的距 离，实验结果表明测量精度与被测物体的表面积和测量距离有关， 且被测物体表面积越大，实验误差越小，测量距离越近，实验误 差越小。(注:超声波只能测平面) 篇三:超声波测距仪实验报告 超声波测距仪 目录 一(超声波测距原理????????????????????????????3 二(超声波测距硬件部分??????????????????????????4 1.单片机部分及显示电路 ????????????????????????5 2.发射部分??????????????????????????????7 3.接受部分??????????????????????????????7 三(超声波测距仪软件部分 ???????????????????????? 9 四(串口 ???????????????????????????????? 13 五(调试 ???????????????????????????????? 11 六( 实验心得?????????????????????????????? 15 七( 实验结果 ??????????????????????????????16 八( 参考文献 ?????(转载于:www.xiElw.coM 写论文 网:声波 测距实验报告)?????????????????????????17 附录一 ????????????????????????????????? 18 附录 二 ??????????????????????????????????21 一(超声波测距仪原理 超声波发生器内部结构有两个压电晶片和一个共振板。当它的 两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频时，压电 晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。反之， 如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波本时，将压迫 压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，就成为超声波接收器。 在超声探测电路中，发射端得到输出脉冲为一系列方波，其宽度 为发射超声的时间间隔，被测物距离越大，脉冲宽度越大，输出 脉冲个数与被测距离成正比。超声测距大致有以下:? 取输 出脉冲的平均值电压，该电压 (其幅值基本固定 )与距离成正比， 测量电压即可测得距离;? 测量输出脉冲的宽度，即发射超声波 与接收超声波的时间间隔 t，故被测距离为 S=1,2vt。本测量电 路采用第二种。由于超 声波 的声速 与温度有关，如果温度 变化不大，则可认为声速基本不变 。如果测距精度要求很高，则 应通 过温度补偿 的方法加以校正。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，由单片机负责计时，单片机使用12.0M晶振，所以此系统的测量精度理论上可以达到毫米级。 超声波仿真采用AT89C52，实际运用AT89S52单片机,晶振:11.0592M,单片机用P1.0口输出超声波换能器所需的40KHZ方波信号,利用外中断1口监测超声波接收电路输出的返回信号,显示电路采用简单的4位共阳LED数码管,断码用74HC245,位码用三极管驱动。 超声波测距的算法设计: 超声波在空气中传播速度为每秒钟340米(15?时)。X2是声波返回的时刻，X1是声波发声的时刻，X2-X1得出的是一个时间差的绝对值，假定X2-X1=0.03S，则有340m×0.03S=10.2m。由于在这10.2m的时间里，超声波发出到遇到返射物返回的距离， 超声波测距器的系统框图如下图所示: 二( 超声波测距仪硬件部分 超声波学习板采用仿真用了AT89C512，实物用的是或AT89S52单片机,晶振:11.0592M,单片机用P1.0口输出超声波换能器所需的40KHZ方波信号,利用外中断0口监测超声波接收电路输出的返回信号,显示电路采用简单的4位共阳LED数码管,断码用74HC245,位码用三极管驱动. 主要由单片机系统及显示电路、超声波发射电路和超声波检测接收电路三部分组成。采用AT89S52来实现对CX20106A红外接收芯片和T40-16系列超声波转换模块的控制。单片机通过P1.0引脚经反相器来控制超声波的发送，然后单片机 不停的检测INT0引脚，当INT0引脚的电平由高电平变为低电平时就认为超声波已经返回。T1计数器所计的数据就是超声波所经历的时间，通过换算就可以得到传感器与障碍物之间的距离。 该测距装置是由超声波传感器、单片机、发射/接收电路和LED 显示器组成。 传感器输入端与发射接收电路相连,接收电路输出端与单片机相连接,单片机的输 出端与显示电路输入端相连接。其时序图如图1-2 所示。 1.单片机系统及显示电路 单片机采用89S51或其兼容系列。采用12MHz高精度的晶振，以获得较稳定的时钟频率，减小测量误差。单片机用P1.0端口输出超声波转化器所需的40KHz方波信号，利用外中断0口检测超声波接受电路输出的返回信号。显示电路采用简单实用的4位共阳LED数码管，段码用74LS245驱动，位码用PNP三极管驱动。单片机系统及显示电路如下图所示.