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；大力降低潜艇自噪声，改善潜艇声纳的工作环境。无庸置疑，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。在新的世纪里，面貌一新的传感器将发挥更大的作用。
1.1 课题的背景和意义
1.1.1 课题背景
随着科技的发展，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。
通常箱涵如图1.1所示，一般城市箱涵宽约10m，两井盖相距200m，井盖直径80cm，涵内潮湿、黑暗、有瘴气、多淤泥、甚至多树枝和碎石......

1 绪论 1
2 超声波测距仪的原理 4
3 超声波检测仪传感器的设计 9
4 系统结构及硬件设计 14
5 系统软件的设计 28
6 试验结果与误差分析 37
7 结论 40
附件 43

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根据超声波在空气中可传播性，实时测得超声波在空气中的传播时间和传播速度，将时间和速度相乘即得距离的原理，设计了一个测距仪，输入是距离和空气温度，输出是数字信号形式的距离值，提供给箱涵排污疏通机器人，使该机器人实时得到距离。该测距仪可广泛应用于工业生产、医学检查、日常生活，无人驾驶汽车、自动作业现场的自动引导小车、机器人、液位计等。本文只是简易设计，作为传感器功能给机器人提供实时距离信息。
本文对超声波传感器测距的可能性进行了理论分析，利用模拟电子、数字电子、微机接口、超声波换能器、以及超声波在介质的传播特性等知识，设计出了基于MCS-51单片机的超声波测距仪的硬件电路，编写了相应的软件程序。最后，为了保证超声波测距传感器的可靠性和稳定性，采取了相应的抗干扰措施。本文就超声波的传播特性，超声波换能器的工作特性、超声波发射、接收、超声微弱信号放大、波形整形、速度变换、语音提示电路及系统功能软件等做了详细说明。该测距仪最大测量距离是8米，精确度是13cm，它具有成本低、非接触、速度快、精度高、可靠性强、适应性好，操作方便、有着广泛的应用前景。