超声波测距模块的设计

超声波测距模块的设计

摘要:超声波作为一种传输信息的媒体，由于其本身的直射性和反射性，以及不易受光照、电磁波等外界因素影响的特性，在探伤、测距、测速等多种领域越来越受到重视。

在测距领域，传统的测距方法都是用一种带有标准刻度的测量工具进行有接触的测量，这种测量方法虽然被广泛的应用在生活中，但在有些场合却无法完成测距的任务，如在井深，液位，管道长度的测量。而且这种方法在数据的读取和保存都需依靠人工的方法，对数据的后期处理也相对麻烦。为了克服传统测距方法在上述场合的不适用，在电子产品发展中，新兴出一种新的测距方法－非接触测距。

本文介绍了一种以PIC16F73为核心控制器的超声波测距模块的设计。论文首先介绍了超声波测距的基本原理，随后对几种可性的方案进行了方案论证，确定最后的设计方案，并对整个的设计方案作了详细的介绍。

关键词： 超声波；测距；非接触式；PIC单片机

目录

超声波测距模块的设计 1

第一章 绪论 3

1.1 课题背景及重要意义 3

1.2 课题研究的历史与现状 4

第二章 超声波测距的基本原理 5

2.1 超声波的介绍 5

2.2 超声波的产生 5

2.3 超声波测距的原理 6

第三章 方案论证 8

3.1 超声波传感器的选择 8

3.1.1 方案1：收发一体式 8

3.1.2 方案2：收发分体式 8

3.1.3 结论 8

3.2 超声波发波方式的选择 8

3.2.1 方案一：555电路产生40KHz方波 8

3.2.2 方案二：单片机软件产生40KHz方波 9

3.2.3 结论 9

第四章 系统硬件电路设计 10

4.1 系统硬件框图 10

4.2 主控制器PIC16F73简介 10

4.3 超声波发波电路 11

4.4 超声波接收电路 11

4.4.1 放大电路 11

4.4.2 整形、比较电路 12

4.5 数据传输 13

4.5.1 D/A数据传输 13

4.5.2 I2C数据传输 13

第五章 系统软件设计 15

5.1 MPLAB IDE集成开发环境 15

5.2 系统软件框架 15

5.3 长、短距离测量模式的自动调整 16

5.3.1 长距离测量模式 16

5.3.2 短距离测量模式 16

5.3.3 模式的自动切换 16

5.4 I2C数据传输的设置和实现 17

5.4.1 I2C地址的设置 17

5.4.2 I2C从动模式介绍 18

5.4.3 I2C的中断服务程序 20

第六章 实验结果 22

6.1 D/A数据传输 22

6.2 I2C数据传输 22

第七章 总结 23

致谢 24