[毕业设计] 机器人超声测距系统设计 [复制链接]

资料简介：
毕业设计 机器人超声测距系统设计,共52页,322666字。
摘要
随着电子化、自动化、信息化、智能化等领域的发展，特别是近年来现代通信技术和智能化信息处理技术得迅猛发展，使得机器人在人们的生产、生活中的应用越来越广泛，移动机器人作为一种能代替人工操作的智能机器，有着广泛的应用前景。其关键技术取决于机器人感知系统设计的精确与否。视觉、红外、激光、超声波等传感器都在移动机器人中得到了实际的应用，近二、三十年，特别是近十年来，由于电子技术及压电陶瓷材料的发展，使超声检测技术得到了迅速的发展。在无损探伤，测温，测距，流量测量，液体成分测量，岩体检测等方面，新的超声检测仪表不断出现，应用领域也不断扩大。超声波传感器系统由于具有成本低、安装方便、不易受光线烟雾影响、时间信息直观等特点，被广泛运用在移动机器人的感知系统中。
本毕业设计从实验研究分析的角度，分析了在移动机器人上使用超声测距系统的基本设计原理，较详细的介绍超声波测距系统以及根据该系统的设计，它是一种时实检测前方障碍物的测距系统，当达到极限位置的时候，它能给机器人信息提示，为实现移动机器人的安全避障奠定基础，测距系统采用渡越时间法，即是s=v*t，因此，只要知道超声波从发射到接收的时间间隔，便可获得距离值，时间的精度直接影响测量距离的精度，硬件电路以AT89S51为核心组件。完成超声测距系统电路设计，编制软件程序，实现测距功能，测距范围为10米以内，精度为0.5cm，分辨率为0.1cm。
本毕业设计具有实用价值，除了可以用在移动机器人上作为避障工具，还可以用于汽车倒车报警装置和其他测距系统中。
关键词：机器人；超声波；测距
目录
摘要 …………………………………………………………………………………………1
Abstract ……………………………………………………………………………………..2
引言 …………………………………………………………………………………………3
1  绪论 .…………………………………………………………………………………….3
1.1机器人用传感器概述 …………………………………………………………………...3
1.2目的及意义 ……………………………………………………………………………...6
1.3研究内容 ………………………………………………………………………………...6
2  超声波测距工作原理 …………………………………………………………….....7
2.1 超声波基础知识 ………………………………………………………………………..7
2.1.1 概述 …………………………………………………………………………………..7
2.1.2超声波特性 …………………………………………………………………………...7
2.1.3超声波类型 …………………………………………………………………………...8
2.1.4声速 …………………………………………………………………………………..9
2.2 压电超声波换能器 …………………………………………………………………….9
2.2.1概述 …………………………………………………………………………………..9
2.2.2压电型换能器工作原理 ……………………………………………………………..9
2.2.3压电型换能器结构 …………………………………………………………………..10
2.2.4压电换能器的应用 …………………………………………………………………..11
2.3 超声测距原理 ………………………………………………………………………….12
2.3.1测距原理介绍 ………………………………………………………………………..12
2.3.2 超声波测量盲区分析 ……………………………………………………………….13
3  系统硬件设计 ………………………………………………………………………..14
3.1 元器件介绍 …………………………………………………………………………….14
3.1.1AT89S51 ………………………………………………………………………………..14
3.1.2LM555 ………………………………………………………………………………….17
3.1.3LM567 ………………………………………………………………………………….18
3.1.4NE5532 ………………………………………………………………………………...19
3.2 电路原理设计 ………………………………………………………………………….20
3.2.1发射电路 ……………………………………………………………………………..20
3.2.2接受电路 ……………………………………………………………………………..20
3.2.3显示电路 ……………………………………………………………………………..21
3.3 PCB设计 ………………………………………………………………………………..22
3.3.1总体设计 ……………………………………………………………………………..22
3.3.2PCB布局设计 …………………………………………………………………………22
3.3.3防干扰设计 ………………………………………………………………………….23
3.3.4PCB布线设计 ………………………………………………………………………...23
3.4 制作电路板实践 ………………………………………………………………………24
4  系统软件设计 ……………………………………………………………………….27
4.1 程序设计 ………………………………………………………………………………27
4.1.1主程序 ……………………………………………………………………………….27
4.1.2记时程序 …………………………………………………………………………….28
4.1.3算术计算程序 ……………………………………………………………………….28
4.1.4显示程序 …………………………………………………………………………….30
4.2 程序流程图 ……………………………………………………………………………30
4.2.1主程序流程图 ……………………………………………………………………….30
4.2.2INT0中断流程图 …………………………………………………………………….31
4.2.3规格化子程序流程图 ……………………………………………………………….32
4.2.4T0中断流程图 ………………………………………………………………………33
5  系统说明分析 ………………………………………………………………………33
5.1 系统性能分析 …………………………………………………………………………33
5.1.1系统电路分析 ……………………………………………………………………….33
5.1.2 统信息采集与处理 …………………………………………………………………34
5.1.3系统可靠性分析 ……………………………………………………………………..34
5.1.4系统误差分析 ………………………………………………………………………..34
5.2 超声测距的不足 ……………………………………………………………………….35
6  总结与展望  …………………………………………………………………………37
6.1 总结与遗憾 …………………………………………………………………………….37
6.2 展望 …………………………………………………………………………………….38
谢辞 ………………………………………………………………………………………….40
参考文献 …………………………………………………………………………………….41
附录 ………………………………………………………………………………………….42

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