（论文 字数：19806页数：54）摘要：本文详细介绍了一种基于单片机系统的单脉冲反射式超声测距仪设计方法。该设计是以空气中超声波的传播速度为确定条件，利用超声波反射时间为参数来测量待测距离。并且描述了超声波测距的物理基础和理论基础。超声传感器等部分的电路设计以及使用了性能优良的AT89C51单片机对设计的精度和速度方面起到了积极作用。由于超声波的物理性能决定了本设计的初步计划是在近距离进行测距。
超声测距系统的设计原理以达到更优的系统性能为目的。为适合不同的测距范围，单片机设置了远近两种发射模式，用来高效解决测量问题，即远距时使用高放大倍数放大，近距使用低放大倍数放大。根据回波信号特点得到了最佳接收机的组成。利用双门限检测的原理，检测单元实现了滑动门限检测和脉冲宽度的检测，一定程度上以降低系统检测误识率。并且采用AT89C51微控制器，完成数据的采集，处理，显示及存储。
最后利用测距系统进行验证。实验表明，各主要波形及技术指标均达到设计要求。该系统对有限范围的距离测量具有较高的精度和可靠性，最后文中分析了误差产生的原因及如何对系统进行完善。

关键字：超声波,双门限检测,集成滤波器


Abstract ：This thesis introduce a new method to measure the distance， which a single system based on Signal Chip Microcomputer reflection of ultrasonic pulse ranger design methods. The design is based on the velocity of the air ultrasound to determine the conditions for the use of ultrasound reflection time parameters to measure the unknown distance. And describes the physical basis and ultrasound ranging theoretical basis. Ultrasonic sensors， and other parts of the circuit design and the use of the fine performance of the AT89C51 Signal Chip Microcomputer design accuracy and speed played a positive role. Since ultrasound physical performance of the design decisions in the preliminary plan is to close range.
Ultrasonic ranging system design principles to achieve better performance system for the purpose. As suitable for different ranging scope Signal Chip Microcomputer set up near launch two models used to measure problem-solving， long-distance， high-use enlarged multiple，multiple functions using low enlarged. According echo signal characteristics have been the best receiver. Using double-threshold detection theory, detection modules achieved limited detection and pulse width sliding test to a certain extent how to reduce the rate of error detection system. And the micro-controller AT89C51 completes the collection， processing， storage and show the measure.
Finally use ranging system certification. Experiments have shown that the main waveform and technical indicators are designed to achieve. This devices measure the distance in high precision and reliability of the final text analysis of the causes of the errors and how to improve the system.


Keywords: Ultrasonic Double-threshold detection Integration filter ranger

目录

摘要 3
Abstract 4
1 绪论 6
1.1 超声波的物理基础 6
1.2 超声波测距技术发展现状 7
1.2.1 视差法测距原理 8
1.2.2 激光测距原理 8
1.2.3 红外测距原理 9
1.2.4 超声波测距原理及传感器介绍 10
1.3 本文主要工作及主要要求 13
2.超声波测距仪整体设计方案 15
2.1测距方法的确定 15
2.2测距仪功能要求 16
2.3测距仪系统结构设计 16
3.测距仪硬件设计 22
3.1 系统硬件结构 22
3.2 EEPROM存储器的扩展 24
3.3 发射电路设计 27
3.4 接收电路设计 28
3.4.1 前置放大器 29
3.4.2 中间级放大器 29
3.4.3 程控放大电路 31
3.4.4 检波及峰值采样 33
3.4.5 第一门限比较(滑动门限) 33
3.4.6 第二门限比较(脉宽比较) 34
3.5 键盘及显示电路 35
3.5.1键盘接口电路 35
3.5.2显示电路 36
四：软件设计 37
4.1 软件分析 37
4.2 主程序设计 38
4.3 显示程序设计 40
4.4 键盘处理程序设计 40
4.5 EEPROM读写程序 41
4.5.1 读出操作 41
4.5.2 写入操作 43
五：测距精度分析 46
5.1误差产生的主要原因 46
5.2减小误差的主要措施 47
六：结束语 49
七：致谢 51
八：参考文献： 52

1 绪论
高速度，高效率，高智能是现代生活水平和工作水平及条件的标志，而这是建立在工具的高质量基础之上的。人类历史的发展，在一定程度上来说，是和工具的发展联系在一起的，刀耕火种的原始生产方式是和极其低下的技术水平联系在一起的；汽机和内燃机也是与当代的生产能力和水平生生相息。现代的科学水平也伴随出现了一大批先进的生产技术和生产工具。超声波检测技术也是时代科技进步的产物。