目 录

第1章 绪论 ....................................................................................................................1

1.1 课题研究的背景 ......................................................................................................1 1.2 课题研究的意义 ......................................................................................................1 1.3 论文结构 ..................................................................................................................2

第2章 超声波测距原理 ............................................................................................3

2.1 超声波简介 ..............................................................................................................3 2.2 超声波测距原理 ......................................................................................................3

第3章 方案论证 ..........................................................................................................5

3.1 设计思路 ..................................................................................................................5 3.2 系统结构设计 ..........................................................................................................6

第4章 主要元件介绍 .................................................................................................7

4.1 单片机AT89C51.....................................................................................................7 4.2 超声波传感器T40、R40 .......................................................................................9 4.3 温度传感器DS18B20 ...........................................................................................10

第5章 硬件电路设计 ............................................................................................... 11

5.1 超声波发射电路 .................................................................................................... 11 5.2 超声波接收电路 .................................................................................................... 11 5.3 显示电路 ................................................................................................................12 5.4 电源电路 ................................................................................................................13 5.5 复位电路 ................................................................................................................13

第6章 软件设计 ........................................................................................................14

6.1 主程序流程 ............................................................................................................14 6.2 子程序设计 ............................................................................................................16

6.2.1 超声波发送子程序及超声波接收中断子程序 .........................................16 6.2.2 测温子程序 ..................................................................................................17 6.2.3 距离计算子程序 ..........................................................................................18 6.2.4 显示子程序和键盘扫描子程序..................................................................18

第7章 软件调试及系统仿真 .................................................................................19

7.1 软件编译调试环境——Keil ................................................................................19 7.2 Keil工程文件的建立、设置与目标文件的获得 ...............................................19

7.2.1 Keil工程的建立..........................................................................................19 7.2.2 工程的详细设置 ..........................................................................................21 7.2.3 编译、连接 ..................................................................................................23

7.3 系统仿真环境——Proteus ...................................................................................23 7.4 系统仿真 ................................................................................................................24

7.4.1 Proteus工作界面 ........................................................................................24 7.4.2 Proteus原理图的绘制 ................................................................................25 7.4.3 仿真 ..............................................................................................................25 7.5 误差及特性分析 ....................................................................................................27

结 论 ................................................................................................................................28 参考文献 ...........................................................................................................................29 致 谢 ................................................................................................................................31 附录1 整体电路图 .....................................................................................................32 附录2 程序清单 .........................................................................................................33 附录3 外文复印件 .....................................................................................................41 附录4 外文译文 .........................................................................................................44 实习报告 ...........................................................................................................................46

第1章 绪论

1.1 课题研究的背景

人们生活水平的提高，城市发展建设加快，城市给排水系统也有较大发展，其状况不断改善。但是，由于历史原因合成时间住的许多不可预见因素，城市给排水系统，特别是排水系统往往落后于城市建设。因此，经常出现开挖已经建设好的建筑设施来改造排水系统的现象。城市污水给人们带来了困扰，因此箱涵的排污疏通对大城市给排水系统污水处理，人们生活舒适显得非常重要。而设计研制箱涵排水疏通移动机器人的自动控制系统，保证机器人在箱涵中自由排污疏通，是箱涵排污疏通机器人的设计研制的核心部分。控制系统核心部分就是超声波测距仪的研制。

随着科学技术的快速发展，超声波将在传感器中的应用越来越广。但就目前技术水平来说，人们可以具体利用的传感技术还十分有限，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。展望未来，超声波传感器作为一种新型的非常重要有用的工具在各方面都将有很大的发展空间，它将朝着更加高定位高精度的方向发展，以满足日益发展的社会需求，如声纳的发展趋势基本为：研制具有更高定位精度的被动测距声纳，以满足水中武器实施全隐蔽攻击的需要；继续发展采用低频线谱检测的潜艇拖曳线列阵声纳，实现超远程的被动探测和识别；研制更适合于浅海工作的潜艇声纳，特别是解决浅海水中目标识别问题。毋庸置疑，未来的超声波传感器将与自动化智能化接轨，与其他的传感器集成和融合，形成多传感器。随着传感器的技术进步，传感器将从具有单纯判断功能发展到具有学习功能，最终发展到具有创造力。

1.2 课题研究的意义

在现实生活中，一些传统的距离测量方式在某些特殊场合存在不可克服的缺陷，例如，液面测量就是一个距离测量，传统的电极法是采用差位分布电极，通过给电或脉冲检测液面，电极长期浸泡在水中或其它液体中，极易被腐蚀、电解，从而失去灵敏性。而利用超声波测量距离可以很好地解决这一问题。目前市面上常见的超声波测距系统不仅价格昂贵，体积过大而且精度也不高等种种因素，使得在一些中小规模的应用领域中难以得到广泛的应用。为解决这一系列难题，本文设计了一款基于AT89C51单片机的低成本、高精度、微型化的超声波测距仪。

1.3 论文结构

论文首先对课题的背景和意义进行阐述，并概述了论文结构。

第2章先就超声波测距的原理进行介绍，并提出了提高测距的精度的方案——温度补偿，且描述了其具体补偿方式。

第3章针对本文采用的设计方案进行了可行性的论证，并得出了系统结构框图。 第4章介绍了设计中需要用到的主要器件，且因其在本设计的作用不同而详尽程序亦不同。

第5章从整体硬件设计出发，对各部分电路进行了详细说明。

第6章先给出了软件设计的整体流程图，并且对关键部分软件设计做了进一步的解释。

程序编译及系统仿真也是本文的一个要点，所以特别分出一章来详细介绍了程序编译的环境和编译的步骤以及仿真的环境和部分仿真的效果图。