基于单片机的超声波测距答辩问题

⑴ 超声波测距论文答辩ppt

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，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。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，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在移动机器人研制上也得到了广泛的应用。 为了使移动机器人能自动避障行走，就必须装备测距系统，以使其及时获取距障碍物的距离信息（距离和方向）。
原理：1、 超声波发生器 为了研究和利用超声波，人们已经设计和制成了许多超声波发生器。总体上讲，超声波发生器可以分为两大类：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。电气方式包括压电型、磁致伸缩型和电动型等；机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。它们所产生的超声波的频率、功率和声波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前较为常用的是压电式超声波发生器。 2、压电式超声波发生器原理 压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。超声波发生器内部结构如图1所示，它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率时，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时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收器了。 3、超声波测距原理 超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：s=340t/2 。这就是所谓的时间差测距法。 超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。由此可见，超声波测距原理与雷达原理是一样的。 测距的公式表示为：L=C×T 式中L为测量的距离长度；C为超声波在空气中的传播速度；T为测量距离传播的时间差(T为发射到接收时间数值的一半)。 超声波测距主要应用于倒车提醒、建筑工地、工业现场等的距离测量，虽然目前的测距量程上能达到百米，但测量的精度往往只能达到厘米数量级。 由于超声波易于定向发射、方向性好、强度易控制、与被测量物体不需要直接接触的优点，是作为液体高度测量的理想手段。在精密的液位测量中需要达到毫米级的测量精度，但是目前国内的超声波测距专用集成电路都是只有厘米级的测量精度。通过分析超声波测距误差产生的原因，提高测量时间差到微秒级，以及用LM92温度传感器进行声波传播速度的补偿后，我们设计的高精度超声波测距仪能达到毫米级的测量精度。
电路设计：
1、40kHz 脉冲的产生与超声波发射 测距系统中的超声波传感器采用UCM40的压电陶瓷传感器，它的工作电压是40kHz的脉冲信号，这由单片机执行下面程序来产生。 PUZEL： MOV 14H, #12H；超声波发射持续200ms HERE： CPL P1.0 ；输出40kHz方波 NOP ； NOP ； NOP ； DJNZ 14H，HERE； RET 前方测距电路的输入端接单片机P1.0端口，单片机执行上面的程序后，在P1.0 端口输出一个40kHz的脉冲信号，经过三极管T放大，驱动超声波发射头UCM40T，发出40kHz的脉冲超声波，且持续发射200ms。右侧和左侧测距电路的输入端分别接P1.1和P1.2端口，工作原理与前方测距电路相同。 2、超声波的接收与处理 接收头采用与发射头配对的UCM40R，将超声波调制脉冲变为交变电压信号，经运算放大器IC1A和IC1B两极放大后加至IC2。IC2是带有锁定环的音频译码集成块LM567，内部的压控振荡器的中心频率f0=1/1.1R8C3，电容C4决定其锁定带宽。调节R8在发射的载频上，则LM567输入信号大于25mV，输出端8脚由高电平跃变为低电平，作为中断请求信号，送至单片机处理。 前方测距电路的输出端接单片机INT0端口，中断优先级最高，左、右测距电路的输出通过与门IC3A的输出接单片机INT1端口，同时单片机P1.3和P1.4接到IC3A的输入端，中断源的识别由程序查询来处理，中断优先级为先右后左。部分源程序如下： RECEIVE1：PUSH PSW PUSH ACC CLR EX1 ；关外部中断1 JNB P1.1, RIGHT ；P1.1引脚为0,转至右测距电路中断服务程序 JNB P1.2, LEFT ；P1.2引脚为0,转至左测距电路中断服务程序 RETURN：SETB EX1；开外部中断1
该方法的发展历程：随着机器人技术在其诞生后短短几十年中的迅猛发展,它的应用范围也逐步由工业生产走向人们的生活。如此广泛的应用使得提高人们对机器人的了解显得尤为重要。机器人通过其感知系统察觉前方障碍物距离和周围环境来实现绕障、自动寻线、测距等功能。超声波测距相对其他测距技术而言成本低廉,测量精度较高,不受环境的限制,应用方便，将它与红外、灰度传感器等结合共同实现机器人寻线和绕障功能。超声波由于指向性强、能量消耗缓慢且在介质中传播的距离较远，因而经常用于距离的测量。它主要应用于倒车雷达、测距仪、物位测量仪、移动机器人的研制、建筑施工工地以及一些工业现场等，例如：距离、液位、井深、管道长度、流速等场合。利用超声波检测往往比较迅速、方便，且计算简单、易于做到实时控制，在测量精度方面也能达到工业实用的要求，因此得到了广泛的应用。本课题的研究是非常有实用和有商业价值的。
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，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。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，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在移动机器人的研制上
也得到了广泛的应用。为了使移动机器人能自动避障行走，就必须装备测距系统，以使其及时获取距障碍物的距离信息（距离和方向）。超声波测距系统，就是为机器人了解其前方、左侧和右侧的环境而提供一个运动距离信息。
为了研究和利用超声波，人们已经设计和制成了许多超声波发生器。总体上讲，超声波发生器可以分为两大类：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。电气方式包括压电型、磁致伸缩型和电动型等；机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。它们所产生的超声波的频率、功率和声波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前较为常用的是压电式超声波发生器。

⑵ 电子电路实验的图书目录

第1章电子电路实验的基础知识
1.1电子电路实验课的意义与要求
1.1.1电子电路实验在人才培养中的作用
1.1.2电子电路实验的主要内容与基本要求
1.2电子电路实验的一般过程和要求
1.3实验测量误差
1.3.1测量误差的来源与分类
1.3.2测量误差的表示方法
1.3.3误差的估计
1.3.4误差的消除方法
1.4实验数据处理
1.4.1测量读数的处理
1.4.2实验数据的处理方法
1.5常用基本电量和电路参数的测量方法
1.5.1电压的测量
1.5.2输入电阻与输出电阻的测量
1.5.3电压增益及频率特性的测量
1.6电子电路的安装、调试与故障排除方法
1.6.1电子电路的安装
1.6.2电子电路的调试
1.6.3电子电路的故障排除方法
第2章常用电子仪器的原理与使用
2.1电子示波器的原理与应用
2.1.1示波器的组成及显示波形的基本原理
2.1.2示波器电路的组成及工作原理
2.1.3电子示波器的主要技术指标和正确使用方法
2.1.4使用示波器测量电压、相位、时间与频率
2.2SS7804/7810型示波器的主要技术指标和使用方法
2.2.1SS7804型示波器的主要性能指标
2.2.2SS7804型示波器前面板各部件的作用及使用方法
2.2.3SS7810型示波器简介
2.2.4SS7804/7810型示波器的屏幕字符显示
2.2.5SS7804/7810型示波器的校准方法
2.2.6使用SS7804/7810型示波器测量电压、相位、时间和频率
2.3EE1642B1型函数信号发生器的原理与应用
2.3.1EE1642B1型函数信号发生器的组成及工作原理
2.3.2EE1642B1型函数信号发生器主要技术指标
2.3.3EE1642B1型函数信号发生器使用说明
2.3.4AFG310型任意函数波形发生器简介
2.4DH1718 E4型双路直流稳压电源简介
2.4.1概述
2.4.2电源的主要性能指标
2.4.3电源面板各部件的作用与使用方法
2.5GH4821型晶体管特性图示仪简介
2.5.1晶体管图示仪的基本原理
2.5.2GH4821型晶体管特性图示仪的主要技术指标
2.5.3GH4821型晶体管特性图示仪的面板各部件的作用与使用方法
2.6SA1030型数字频率特性测试仪的原理与应用
2.6.1概述
2.6.2SA1030型数字频率特性测试仪的组成及工作原理
2.6.3SA1030型数字频率特性测试仪的主要技术指标
2.6.4SA1030型数字频率特性测试仪的前面板简介
2.6.5SA1030型数字频率特性测试仪的菜单操作
2.6.6SA1030型数字频率特性测试仪的使用方法
2.7实验常用电子仪器的使用与二端口网路参数的测量方法
第3章模拟电路基础型实验
3.1实验1单管放大电路
3.2实验2多级放大电路
3.3实验3由集成运算放大器构成的负反馈放大电路
3.4实验4增益自动切换的电压放大电路
3.5实验5波形产生电路
3.6实验6RC有源滤波电路
3.7实验7函数信号发生器电路
3.8实验8集成功率放大电路
3.9实验9555定时器的应用
第4章数字电路基础型实验
4.1实验1与非门电路的测试
4.2实验2简单组合逻辑电路的设计
4.3实验3键盘输入电路的设计
4.4实验4计数器电路实验
4.5实验5定时控制电路的设计
4.6实验6交通指挥灯电路的设计
4.7实验7扫描显示电路的设计
4.8实验8误码测试仪电路的设计
第5章电子电路的计算机辅助分析与设计
5.1概述
5.1.1电路CAD技术及工具
5.1.2电子电路CAD工具PSpice软件简介
5.2OrCAD PSpice软件功能介绍
5.2.1电路基本特性的分析功能
5.2.2电路复杂特性的分析功能
5.3OrCAD PSpice的元器件及其模型参数
5.3.1OrCAD PSpice程序常用电路元器件
5.3.2OrCAD PSpice程序中常用半导体器件的模型参数
5.4使用 OrCAD Capture软件绘制电路图
5.4.1运行Capture软件
5.4.2绘制电路原理图
5.5OrCAD PSpice仿真分析
5.5.1OrCAD PSpice仿真分析的基本步骤
5.5.2OrCAD PSpice仿真分析的操作方法
5.6数字电路的仿真分析
5.6.1数字电路仿真分析的基本概念
5.6.2数字电路仿真实例
5.7数模混合电路的仿真分析
5.8电子电路的仿真实验
5.8.1教学目的与要求
5.8.2实验1单管共发射极放大电路
5.8.3实验2有源负载差动放大电路
5.8.4实验3多级放大电路
5.8.5实验4由集成运放组成的多谐振荡电路
5.8.6实验5直流稳压电源
5.8.7实验6两位全减器电路
5.8.8实验7十字路口交通信号灯控制电路
5.8.9实验8序列码产生电路
5.8.10实验9十六进制加法计数器
第6章电子电路设计型实验
6.1概述
6.1.1电子电路设计型实验的意义和教学目的
6.1.2设计型实验的主要教学环节
6.1.3电子电路设计中应注意的几个问题
6.2设计型实验的设计举例
6.2.1实验任务与要求
6.2.2设计分析与电路设计
6.2.3思考题
6.3实验1负反馈放大电路
6.4实验2产品分档电路的设计
6.5实验3压控波形发生器
6.6实验4密码锁电路
6.7实验5抢答电路的设计
6.8实验6彩灯电路的设计
6.9实验7流水线产品统计电路设计
6.10实验8A/D和D/A转换器应用电路设计
6.11实验9超声波遥控电路的设计
第7章电子电路研究型实验
7.1概述
7.1.1电子电路研究型实验的意义和教学目的
7.1.2电子系统电路的设计与实现
7.1.3实验的总结与交流答辩
7.2研究型实验的分析设计举例
7.2.1实验任务和要求
7.2.2方案研究与电路设计分析
7.2.3电路实际运行现象研究和电路改进
7.3实验1超声波测距系统的设计
7.4实验2超声波测速系统的设计
7.5实验3数字温度计的设计
7.6实验4量程自动切换的数字电压表的设计
7.7实验5简易频率特性测试电路的设计
7.8实验6半导体器件参数测量电路的设计
7.9实验7汽车踏板压力测量仪电路的设计
7.10实验8瓶装液体灌装机控制电路的设计
7.11实验9简易失真度测量电路的设计
7.12实验10简易低频频谱分析仪电路的设计
第8章可编程逻辑器件及其应用
8.1可编程逻辑器件FPGA/CPLD简介
8.1.1FPGA/CPLD的基本结构
8.1.2FPGA/CPLD器件
8.1.3FPGA/CPLD的开发工具
8.2VHDL基础
8.2.1VHDL的基本结构
8.2.2VHDL语言要素
8.2.3VHDL常用语句
8.2.4层次化设计
8.2.5结构体的三种描述方法
8.2.6VHDL设计范例
8.3可编程逻辑器件的开发工具QuartusII
8.3.1QuartusII基本设计流程
8.3.2QuartusII 设计示例
8.3.3LPM宏功能模块应用
8.3.4嵌入式逻辑分析仪SignalTapII的使用方法
8.4FPGA实验
8.4.1FPGA实验的一般过程与要求
8.4.2实验1多路选择器的设计
8.4.3实验21位十进制加减法运算器的设计
8.4.4实验3乘法器的设计
8.4.5实验4计数器的设计
8.4.6实验5时钟分频电路的设计
8.4.7实验6用状态机实现简单计算器
8.4.8实验7VGA显示控制器设计
8.4.9实验8PS/2键盘接口控制器设计
第9章实验用电路元器件
9.1常用电阻电容元件
9.1.1电阻器型号命名与识别方法
9.1.2电容器的型号命名与识别方法
9.2常用半导体器件
9.2.1常用半导体器件型号命名的国家标准
9.2.2常用二极管的型号及性能
9.2.3常用三极管的型号及性能
9.3几种常用模拟集成电路简介
9.3.1μA741通用集成运算放大器
9.3.2LM318 高速集成运算放大器
9.3.3μA348四通用集成运算放大器
9.3.4μA324四通用单电源集成运算放大器
9.3.5OP07集成运算放大器
9.3.6LF347集成运算放大器
9.3.7电压比较器LM311
9.3.8音频功率放大器LM386
9.3.9音频功率放大器LM388
9.3.10音频功率放大器LA
9.3.11四象限相乘器MC1496
9.3.12CMOS模拟开关4052
9.3.13CMOS模拟开关4066
9.3.14555、556 定时器电路
9.3.15集成三端稳压器电路
9.4常用的数字集成电路简介
9.4.1几类常用数字集成电路的典型电参数
9.4.2常用的TTL数字集成电路功能及引脚图
9.4.3常用CMOS数字集成电路引脚图
9.5常用的显示器件
9.5.1发光二极管
9.5.2字码管
9.5.3发光二极管阵列显示器
9.6A/D与D/A变换电路
9.6.1A/D转换器ADC0804
9.6.2D/A转换器DAC0832
9.7存储器
9.7.1静态随机存取存储器（RAM）6116简介
9.7.2静态随机存取存储器（RAM）2114简介
9.8特殊器件
9.8.1发射/接收型超声波传感器
9.8.2光电耦合器
9.8.3压力传感器——应变式电阻传感器
9.8.4压电陶瓷蜂鸣片
附录A电子技术实验学习机
A.1概述
A.2学习机的组成
附录BGW48PK2 EDA/SOPC实验开发系统
B.1GW48实验系统的基本结构
B.2实验电路结构图
B.3GW48实验系统默认设置
参考文献

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