基于无线单片机CC2510的多点超声波测距系统
基于单片机超声波测距系统的设计和实现
基于单片机超声波测距系统的设计和实现超声波测距系统是利用超声波传播速度较快的特性，通过发射超声波并接收其回波来测量距离的一种常见的测距方式。
在本文中，我们将介绍基于单片机的超声波测距系统的设计和实现。
一、系统设计原理超声波测距系统主要由超声波发射器、超声波接收器、单片机和显示器组成。
其工作原理如下：1.发送超声波信号：超声波发射器通过单片机控制，向外发射超声波信号。
超声波的发射频率通常在40kHz左右，适合在空气中传播。
2.接收回波信号：超声波接收器接收到回波信号后，将信号经过放大和滤波处理后送入单片机。
3.距离计算：单片机通过测量超声波发射和接收的时间差来计算距离。
以声速343m/s为例，超声波的往返时间与距离之间的关系为：距离=时间差×声速/2、通过单片机上的计时器和计数器来测量时间差。
4.数据显示：单片机将计算得到的距离数据通过显示器显示出来，实时展示被测物体与超声波传感器之间的距离。
二、系统设计步骤1.系统硬件设计：选择合适的超声波模块，其具有超声波发射器和接收器功能，并可通过接口与单片机连接。
设计好电源电路以及超声波传感器与单片机之间的连接方式。
2.系统软件设计：根据单片机的型号和编程语言，编写相应的程序。
包括超声波信号的发射和接收控制，计时和计数功能的编程，距离计算和数据显示的实现。
3.硬件连接和调试：将硬件连接好后，对系统进行调试。
包括超声波模块与单片机的连接是否正确，超声波信号的发射和接收是否正常，计时和计数功能是否准确等。
5.优化和改进：根据实际测试结果，对系统进行优化和改进。
如增加滤波和放大电路以提高信号质量，调整超声波模块的发射频率，改进显示方式等。
三、系统实现效果完成以上设计和实施后，我们可以得到一个基于单片机的超声波测距系统。
该系统使用简单，测距精度高，响应速度快，适用于各种距离测量的应用场景。
同时，该系统还可根据具体需求进行各种改进和扩展，如与其他传感器结合使用，增加报警功能等。
基于单片机控制的超声波测距系统设计
基于单片机控制的超声波测距系统设计超声波技术是一种非常常用的测距技术，利用超声波在空气中的传播速度和回声原理来实现物体距离的测量。
超声波测距系统是基于这一原理设计的一种系统，可以广泛应用于物体距离的检测和控制领域。
本文将介绍基于单片机控制的超声波测距系统的设计原理、硬件和软件结构，以及系统的性能评估和实际应用。
首先，设计一个基于单片机控制的超声波测距系统需要考虑到硬件的搭建。
该系统主要由超声波发射模块、超声波接收模块、控制单元和显示单元组成。
超声波发射模块用于发送超声波脉冲，超声波接收模块用于接收回波信号。
控制单元则是通过单片机实现对超声波发射和接收模块的控制，同时处理回波信号并计算物体距离。
最后，显示单元用于将测量到的距离值以数字或者图形的形式显示出来。
在硬件搭建的基础上，还需要设计适合的软件算法来实现距离的测量和显示。
首先需要编程单片机实现对超声波发射和接收模块的控制，包括超声波信号的发送和接收，以及回波信号的处理和距离的计算。
在距离的计算方面，需要考虑到超声波在空气中的传播速度，同时考虑到超声波发射和接收模块之间的时间差，从而计算出物体到超声波发射模块的距离。
除了硬件和软件的设计，还需要对系统的性能进行评估。
主要包括系统的精度、测量范围、响应时间和稳定性等方面的评估。
可以通过实验测量不同距离下系统的测量误差，以及系统在不同环境条件下的表现，从而评估系统的性能是否符合实际应用的需求。
在实际应用方面，基于单片机控制的超声波测距系统可以应用于智能家居控制、无人驾驶汽车、智能仓储管理等方面。
例如，可以将该系统应用于智能家居中，通过测量门口到来访者的距离来实现自动开关门的控制；或者可以将该系统应用于无人驾驶汽车中，实现对周围物体距离的检测和避障控制。
梳理一下本文的重点，我们可以发现，在实际应用中具有很大的潜力和广泛的应用前景。
通过合理的硬件和软件设计，以及系统性能评估和实际应用探索，可以更好地发挥该系统在物体距离测量和控制领域的作用。
(完整版)基于51单片机的超声波测距系统设计
完满 WORD 格式整理1设计任务本文采纳超声波传感器 ,IAP15 单片机以及 LCD显示模块设计了一种超声波测距显示器，能够实现丈量物体到仪器距离以及显示等功能。
是一种构造简单、性能稳固、使用方便、价钱便宜的超声波距离丈量器，拥有必定的适用价值。
2设计思路超声波测距超声波超声波是指频次在 20kHz 以上的声波，它属于机械波的范围。
最近几年来，跟着电子丈量技术的发展，运用超声波作出精准丈量已成可能。
跟着经济发展，电子丈量技术应用愈来愈宽泛，而超声波丈量精准高，成本低，性能稳固则备受喜爱。
超声波也按照一般机械波在弹性介质中的流传规律，如在介质的分界面处发生反射和折射现象，在进入介质后被介质汲取而发生衰减等。
正是因为拥有这些性质，使得超声波能够用于距离的丈量中。
跟着科技水平的不停提升，超声波测距技术被宽泛应用于人们平时工作和生活之中。
一般的超声波测距仪可用于固定物位或液位的丈量，合用于建筑物内部、液位高度的丈量等。
超声在空气中测距在特别环境下有较宽泛的应用。
利用超声波检测常常比较快速、方便、计算简单、易于实现及时控制，并且在丈量精度方面能达到工业适用的指标要求，所以为了使挪动机器人能够自动闪避阻碍物行走，就一定装备测距系统，以使其及时获得距阻碍物的地点信息（距离和方向）。
所以超声波测距在挪动机器人的研究上获得了宽泛的应用。
同时因为超声波测距系统拥有以上的这些长处，所以在汽车倒车雷达的研制方面也获得了宽泛的应用。
超声波测距原理最常用的超声测距的方法是回声探测法，超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时辰的同时计数器开始计时，超声波在空气中流传，途中遇到阻碍物面阻拦就立刻反射回来，超声波接收器收到反射回的超声波就立刻停止计时。
超声波在空气中的流传速度为340m/s，依据计时器记录的时间 t ，就能够计算出发射点距阻碍物面的距离s，即：s=340t/2 。
因为超声波也是一种声波，其声速 V 与温度有关。
基于单片机的超声波测距系统的设计
基于单片机的超声波测距系统的设计引言超声波测距技术是一种常用的非接触式测距方法，广泛应用于工业自动化、无人驾驶、智能家居等领域。
本文将介绍基于单片机的超声波测距系统的设计原理和实现方法，以及其在实际应用中的优势和局限性。
一、设计原理基于单片机的超声波测距系统主要由超声波发射器、接收器、单片机和显示装置组成。
其工作原理如下：1.1 超声波发射器发射超声波信号，信号经过空气传播后，被目标物体反射返回。
1.2 超声波接收器接收到反射的超声波信号，并将信号转化为电信号。
1.3 单片机通过IO口控制超声波发射器的工作频率和接收器的工作模式，实现信号的发射和接收。
1.4 单片机通过计算超声波信号的往返时间，即可得到目标物体与传感器之间的距离。
1.5 显示装置将测得的距离信息显示出来，供用户参考和使用。
二、系统设计与实现2.1 硬件设计超声波发射器和接收器的选型是系统设计的关键。
通常情况下，超声波发射器和接收器的工作频率应匹配，常用的频率有40kHz和50kHz。
此外，还需选择合适的单片机和显示装置。
2.2 软件设计软件设计主要包括超声波信号的发射和接收控制以及距离计算等功能。
通过编程，可以实现以下功能：2.2.1 控制超声波发射器的工作频率和接收器的工作模式。
2.2.2 通过IO口读取接收器接收到的信号，并将其转化为数字信号。
2.2.3 使用定时器测量超声波信号的往返时间。
2.2.4 根据往返时间计算目标物体与传感器之间的距离。
2.2.5 将测得的距离信息显示在显示装置上。
三、系统优势基于单片机的超声波测距系统具有以下优势：3.1 非接触式测距：超声波测距系统可以实现对目标物体的非接触式测距，无需直接接触目标物体，避免了传感器与目标物体之间的摩擦和磨损。
3.2 高精度：超声波测距系统通过测量超声波信号的往返时间，可以实现较高的测距精度，通常可达到毫米级别。
3.3 快速响应：超声波测距系统的测量速度快，响应时间短，适用于需要快速测量的应用场景。
基于单片机的超声波测距仪设计
基于单片机的超声波测距仪设计设计一个基于单片机的超声波测距仪的基本原理是利用超声波在空气中的传播速度固定的特性来测量距离。
当超声波发射器发送一个特定频率的信号波到目标物体，目标物体会反射回来，然后由接收器接收到反射信号。
通过计算信号经过的时间差，并结合超声波在空气中的传播速度，可以精确计算出距离。
这个基于单片机的超声波测距仪的设计可以分为以下几个部分：1.超声波发射器和接收器：这两个部分负责发射和接收超声波信号。
通常使用压电晶体作为超声波传感器，压电晶体能够将电能转化为声能，并将声能转化为电能。
发射器会以一定的频率产生电信号，压电晶体将电信号转化为超声波信号发射出去。
当接收器收到反射信号时，压电晶体将超声波信号转化为电信号。
2.单片机：单片机作为主控制器，连接超声波发射器和接收器，并负责控制测距过程。
单片机会发出触发信号，触发发射器发送超声波信号，并计时，当接收到反射信号后，停止计时。
然后，单片机会根据计时结果和超声波在空气中传播速度进行距离计算。
3.显示模块：为了方便用户查看测量结果，可以连接一个显示模块，例如LCD屏幕。
单片机会将距离计算结果发送到显示模块，并在屏幕上显示出来。
4.电源模块：这个模块负责为整个测距仪提供电源。
可以使用电池、直流电源或者通过交流电转换得到合适的电压。
设计上要考虑以下几个要点：1.界面设计：设计一个用户友好的界面使用户可以方便地与设备交互。
可以使用按钮或者触摸屏幕来触发测距操作。
2.外围电路设计：需要设计一个适当的外围电路来滤除噪音干扰，并确保超声波信号的传递质量。
3.算法设计：为了提高测量的精度，需要考虑多次测量和数据处理算法的设计。
可以通过多次测量去除异常值，并采用滤波算法来平滑测量结果。
4.安全设计：为了确保使用过程的安全，需要加入一些保护措施。
例如，当测量距离超过设定范围时，可以发出警告信号。
总结：基于单片机的超声波测距仪设计需要考虑硬件、软件、算法等多方面的因素。
基于51单片机超声波测距报警系统课程设计
基于51单片机超声波测距报警系统课程设计一、引言超声波测距技术是一种常见的非接触式测距技术，具有测距范围广、精度高等优点。
在日常生活中，超声波测距技术被广泛应用于车辆倒车雷达、智能家居中的人体感应等领域。
本文将介绍基于51单片机的超声波测距报警系统的课程设计。
二、设计思路本课程设计主要分为硬件设计和软件设计两部分。
硬件部分主要包括超声波模块、LCD显示屏、蜂鸣器等模块的连接和电路设计；软件部分主要包括51单片机程序设计及LCD显示程序编写。
三、硬件设计1. 超声波模块连接超声波模块是实现测距功能的核心部件。
在本课程设计中，我们采用HC-SR04型号的超声波模块。
该模块需要连接到51单片机上，具体连接方式如下：- 将VCC引脚连接到51单片机上的5V电源；- 将GND引脚连接到51单片机上的GND；- 将Trig引脚连接到P2.0口；- 将Echo引脚连接到P2.1口。
2. LCD显示屏连接LCD显示屏用于显示测距结果和报警信息。
在本课程设计中，我们采用1602型号的LCD显示屏。
该模块需要连接到51单片机上，具体连接方式如下：- 将VSS引脚连接到51单片机上的GND；- 将VDD引脚连接到51单片机上的5V电源；- 将VO引脚连接到一个10K电位器，再将电位器两端分别接到GND 和5V电源；- 将RS引脚连接到P1.0口；- 将RW引脚连接到P1.1口；- 将EN引脚连接到P1.2口；- 将D4-D7引脚分别连接到P0口的高四位。
3. 蜂鸣器连接蜂鸣器用于报警。
在本课程设计中，我们采用被动式蜂鸣器。
该模块需要连接到51单片机上，具体连接方式如下：- 将正极引脚（一般为长针）连接到51单片机上的P3.7口；- 将负极引脚（一般为短针）连接到51单片机上的GND。
四、软件设计1. 51单片机程序设计在本课程设计中，我们采用Keil C51作为编程工具，使用C语言编写程序。
主要程序流程如下：- 定义超声波模块的Trig和Echo引脚；- 定义LCD显示屏的RS、RW、EN和D4-D7引脚；- 定义蜂鸣器的引脚；- 定义变量存储测距结果和报警状态；- 初始化LCD显示屏、超声波模块等模块；- 循环执行以下操作：- 发送超声波信号并计算回波时间，从而得到距离值；- 根据距离值判断是否需要报警，并控制蜂鸣器发出报警声音；- 将测距结果和报警状态显示在LCD显示屏上。
基于单片机超声波测距仪的设计
基于单片机超声波测距仪的设计一、引言随着科技的进步和应用的广泛，超声波测距技术在各个领域中得到了广泛的应用。
超声波测距技术通过发送超声波并接收其反射信号，利用声波在空气中传播速度恒定的特性，可以精确地测量目标与传感器之间的距离。
基于单片机的超声波测距仪是一种常见的应用，本文将介绍该测距仪的设计原理、硬件和软件实现。
二、设计原理基于单片机的超声波测距仪的设计原理主要包括超声波发射与接收、信号处理和距离计算三个部分。
1. 超声波发射与接收该测距仪通过发送一定频率的超声波脉冲，并接收其反射信号来实现测距功能。
超声波发射器将电信号转换为超声波信号，并经过超声波传感器发射。
当超声波信号遇到目标物体后，一部分信号会被目标物体反射，经超声波传感器接收并转换为电信号。
2. 信号处理接收到的电信号经过放大、滤波和波形整形等处理，使信号能够被单片机准确识别和处理。
放大电路将微弱的接收信号放大到单片机能够处理的范围，滤波电路则去除掉噪声干扰，波形整形电路将信号整形为单片机可读取的数字信号。
3. 距离计算通过测量超声波的发射和接收时间，可以计算出目标物体与传感器之间的距离。
超声波在空气中传播速度恒定，通过测量超声波的往返时间，可以得到距离的数值。
三、硬件设计基于单片机的超声波测距仪的硬件设计主要包括超声波发射与接收电路、信号放大电路、滤波电路、波形整形电路和单片机控制电路等部分。
1. 超声波发射与接收电路超声波发射与接收电路由超声波发射器和超声波传感器组成。
超声波发射器将单片机输出的电信号转换为超声波信号，超声波传感器将接收到的超声波信号转换为电信号。
2. 信号放大电路信号放大电路用于放大传感器接收到的微弱信号，使其能够被后续的电路准确处理。
一般采用放大器电路来实现信号放大功能。
3. 滤波电路滤波电路用于去除信号中的噪声干扰，使后续处理的信号更加准确。
可以采用滤波器电路来实现滤波功能。
4. 波形整形电路波形整形电路将接收到的信号整形为单片机可读取的数字信号。
CC2510在无线传感器网络节点中的应用研究
CC2510在无线传感器网络节点中的应用研究Application of CC2510 in the Wireless Sensor Network Node（山东交通学院信息工程系 250023）吴昌平WU Chang-ping摘要：介绍了一种基于内嵌51内核的单片可编程UHF收发器芯片CC2510的无线传感器节点的设计, 以及基于这种节点的通讯协议。
由该节点组成的无线传感器网络功耗低、节点体积小, 实现了随机分布的传感器网络自组织和数据的多点跳传。
关键词：无线传感器网络；CC2510；射频收发器；自组织；通信协议文献标识码: A 中图分类号: TP393Department of Information Engineering，Shandong Jiaotong university，Ji’nan，Shandong Abstract: Design of wireless sensor node with CC2510, which is a low-cost System-on-Chip containing a UHF RF transceiver and a high performance, low-power 8051-based microcontroller is introduced, and based on this node communication protocol was studied. The power cost of the node is low, and the size is small. The wireless sensor network realized data many to jump and the self-organization when the nodes were randomly distributed.Key words:Wireless sensor network；CC2510 Radio frequency transceiver；Self-organization；communication protocol.1 引言无线传感器网络是由大量传感器节点通过无线通信技术自组织构成的网络。
基于单片机的超声波测距应用
基于单片机的超声波测距应用随着科技的不断发展，超声波测距技术已经被广泛应用于各种领域，例如汽车倒车雷达、无人机避障、医学诊断等。
本文将介绍一种基于单片机的超声波测距应用，旨在帮助读者了解这项技术，并为有兴趣研究该领域的读者提供参考。
一、超声波测距原理超声波是一种高频声波，其频率通常在20kHz~200kHz之间。
超声波在空气中传播的速度约为340m/s，而在水中传播的速度约为1500m/s。
超声波在遇到物体时，会发生反射、折射、透射等现象，这些现象可以被用于测量物体的距离。
超声波测距系统通常由发射器、接收器和信号处理器三部分组成。
发射器会发出超声波信号，经过一定时间后，接收器会接收到反射回来的超声波信号。
根据信号的传播时间，可以计算出物体与测距系统之间的距离。
二、基于单片机的超声波测距应用基于单片机的超声波测距应用通常采用了AT89C51单片机。
该单片机具有很好的性能和稳定性，可以实现超声波信号的发射、接收和处理。
具体实现步骤如下：1、超声波信号发射：将AT89C51单片机的一个IO口设置为输出模式，将超声波模块的发射端口连接到该IO口，通过控制该IO口的高低电平来控制超声波信号的发射。
通常我们会设置一个定时器，控制超声波信号的发射时间，例如发射10ms的超声波信号。
2、超声波信号接收：将AT89C51单片机的另一个IO口设置为输入模式，将超声波模块的接收端口连接到该IO口。
当超声波信号被物体反射后，会被接收器接收到，并通过IO口传输到单片机中。
3、超声波信号处理：在单片机中，我们可以通过计算超声波信号的传播时间，来计算物体与测距系统之间的距离。
例如，如果发射的超声波信号为10ms，接收到反射信号的时间为5ms，那么物体与测距系统之间的距离就是5ms*340m/s/2=850cm。
三、应用场景基于单片机的超声波测距应用可以应用于多种场景，例如：1、智能家居：可以通过超声波测距技术，实现自动控制门的开关，智能窗帘的开合等。
基于RF芯片CC2510的无线传感器网络节点设备设计
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基于单片机的超声波测距系统设计_毕业设计(论文)
青 岛 科 技 大 学 本 科 毕 业 设 计 （论 文）题 目 __________________________________________________________________________年 ___月 ___日基于单片机的超声波测距系统设计 2013 6 21基于单片机的超声波测距系统设计摘要超声波是一种指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播距离较远的声波，很适合用于距离测量。
目前国内一般是用专用集成电路设计超声波测距仪，但是成本高，没有显示，操作使用不方便，拓展不灵活。
而基于单片机的超声波测距克服了上述缺点，所以应用非常广泛，这种设计要求非接触式测距。
本设计是以单片机技术为基础，实现对前方物体距离的测量。
该系统设计主要由主控制器模块、超声波发射模块、超声波接收模块和显示模块等四个基本模块构成，用接收部分接收超声波。
本设计利用两个中断，在发射信号时，打开定时器中断0和外部中断0使定时器计时，接收到发射超声波信号时，外部中断0关闭中断，这时定时器中断0计录的时间就为超声波传播经过测距仪到前方物体的来回时间，经过单片机处理得到距离值S并且通过LCD1602显示出来。
本设计在室温条件下的精确度能达到3mm以内，但是要求被测量物体周围比较空旷而且空气温度要求是室温精确度才会达到以上精度。
关键词：单片机，超声波传感器，LCD1602The design of ultrasonic range finder basedon single chip microcomputerABSTRACTUltrasonic is a kind of strong directivity, energy consumption slow, in the medium distance transmission of sound waves, very suitable for distance measurementAt present domestic general is to use ultrasonic rangefinder application-specific integrated circuit design, but the cost is high, no display, operation is not convenient, not flexible. The ultrasonic ranging based on single chip microcomputer to overcome the above shortcomings, so the application is very broad, this non-contact ranging design requirements.This design is based on single chip microcomputer technology, realizes the measurement of the front object distance. The system design is mainly composed of main controller module, ultrasonic launch module, ultrasonic receiving module and display module and so on four basic modules, with a receiving part receiving ultrasound. This design uses two interrupts, when transmitting, open the timer interrupt 0 timer and external interrupt 0 timer, receives the side of launch ultrasonic wave signal, the external interrupt 0 closed interrupted, then the timer interrupt 0 meter to record the time for the ultrasonic propagation through the range finder to the object in front of the time back and forth. And the result is treated with single chip microcomputer distance values S and through LCD1602 display.This design at room temperature under the condition of precision can reach less than 3 mm, but the request was required measure around an object is open and the air temperature is above room temperature will reach the precision accuracy.KEY WORDS: single chip microcomputer; ultrasound sensor; LCD1602目录1 绪论 (5)1.1选题背景 (5)1.2研究意义 (5)2 超声波测距系统总体设计 (7)2．1超声波测距系统设计的目的和要求 (7)2．2 超声波测距系统的工作原理 (7)3 超声波测距系统硬件设计 (9)3.1 AT89S52单片机的概述 (9)3.2 LCD1602液晶显示器 (15)3.2.1 LCD1602模块的结构 (15)3.2.2 LCD1602与单片机的连接方式 (17)3.3 HC-SR04超声波测距模块 (18)3.4 系统设计 (20)4 超声波测距系统软件设计 (23)4．1 设计原理图及分析 (23)4．2 设计说明 (24)5 超声波测距模块测试 (27)6 结论 (28)1 绪论1.1选题背景由于超声波指向性强,能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因此它被广泛应用于距离的测试。
基于单片机的超声波测距报警系统
基于单片机的超声波测距报警系统在现代科技飞速发展的时代，各种智能化的测量和监控系统层出不穷。
其中，基于单片机的超声波测距报警系统以其高精度、非接触式测量、实时性强等优点，在工业生产、机器人导航、汽车防撞、智能家居等领域得到了广泛的应用。
一、超声波测距的原理超声波是一种频率高于 20kHz 的机械波，它具有良好的方向性和穿透能力。
超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度和往返时间来计算距离。
当超声波发射器向某一方向发射超声波时，在发射的同时开始计时。
超声波在空气中传播，遇到障碍物后反射回来，被超声波接收器接收。
此时，停止计时。
超声波在空气中的传播速度约为 340 米/秒，根据计时时间 t 和传播速度 v，就可以计算出发射点与障碍物之间的距离 s，计算公式为 s ＝ v × t ／ 2 。
二、单片机在系统中的作用单片机作为整个系统的控制核心，承担着至关重要的任务。
它负责控制超声波的发射和接收，对计时时间进行精确测量，并根据测量结果进行距离计算和报警判断。
同时，单片机还需要与其他外部设备进行通信，如显示屏、声光报警器等，将测量结果实时显示出来，并在距离达到设定的阈值时触发报警。
为了实现这些功能，需要选择一款性能合适的单片机。
常见的单片机有 51 系列、STM32 系列等。
在选择单片机时，需要考虑其处理速度、存储空间、IO 端口数量、定时器精度等因素。
三、系统硬件设计1、超声波发射模块超声波发射模块通常由超声波换能器和驱动电路组成。
超声波换能器将电信号转换为超声波信号发射出去，驱动电路则为换能器提供足够的功率和激励信号。
2、超声波接收模块超声波接收模块由超声波换能器和信号调理电路组成。
换能器将接收到的超声波信号转换为电信号，信号调理电路对电信号进行放大、滤波等处理，以提高信号的质量和稳定性。
3、单片机最小系统单片机最小系统包括单片机芯片、时钟电路、复位电路和电源电路等。
它为单片机的正常工作提供了必要的条件。
基于单片机的超声波测距(任务书 )
15.李朝青．单片机原理及接口技术（简明修订版）[M]北京：北京航空航天大学出版社，2001.06：16.李广弟．单片机基础(第3版) [M]北京.：北京航空航天大学出版社，2007.06：260
17.李瑜芳．传感器原理及其应用[M]成都.：电子科技大学出版社，2008-02：271
5. MCS-51/96单片机原理及应用，徐爱卿北京航空航天大学出版社，2006年1月。
6．单片机原理及应用，蔡振江电子工业出版社，2004年8月。
7．PLC单片机实用教程，李学海北京航空航天大学出版社，2005年1月。
8．单片机实验及实践教程，夏继强北京航空航天大学出版社，2002年8月。
9.单片机基础，李广弟北京航空航天大学出版社,2005年8月。
2.用户可以通过按键设定距离的上限和下限。
3.当系统检测到跟前方障碍物的距离超出设定范围的时候驱动蜂鸣器报警。
4.系统通过检测环境温度，校正超声波的传播速度，使其距离测量更加精确。
5.系统通过LCD1602显示相关设置的参数。
毕业设计（论文）进度
1-2周根据指导老师意见对设计进行修改
3-8周完成毕业设计的全部功能的实现
9周测试功能，编写毕业论文
10周上交毕业设计资料
11-12周准备答辩
参考资料
1．单片机与可编程控制器应用技术，陈富安电子工业出版社，2003.8
2．单片机应用系统设计技术，张齐电子工业出版社，2004.9
3．新型单片机接口器件与技术，李刚西安电子科技大学出版社，2005.1
4.80C51嵌入式系统编程，李冰清华大学出版社，2004年4月。
基于单片机的超声波测距系统的设计
基于单片机的超声波测距系统的设计1. 摘要基于单片机的超声波测距系统利用了超声波的频率在20KHZ以上，具有方向性强、耗能慢、传播距离远等优点。
在传感器技术与自动控制技术相结合的测距程序中，超声波测距是最常见的应用之一，被广泛应用于防盗、倒车雷达、水位测量、建筑工地和一些工业用地。
本系统的设计主要包含了硬件电路和软件程序两部分。
通过分析超声波测距的基本原理，选用合适的硬件电路部分，并写入相应的控制代码，以实现一个超声波测距系统的设计思路与方案。
在设计中，核心控制单元选用了STC89C52单片机，利用超声波传感器检测出超声波信号从传感器发出、碰到待测物并反射、最后接收器接收到返回的超声波信号这一过程的时间间隔，通过超声波在一定温度下的传播速度，利用公式得出传感器与待测物之间的距离，并将结果通过1602液晶显示出来。
系统还建立了按键模块和声光报警模块，以提升实用性，并建立了温度补偿模块，以提高测距的精确度。
系统采用模块化的结构，主要由温度检测模块、超声波测距模块、独立按键模块和供电电路四部分构成输入部分，由LCD1602显示模块、蜂鸣器、LED构成输出部分，由STC89C52单片机作为中控部分处理输入部分数据并控制输出部分。
通过Proteus仿真软件验证了硬件电路和软件代码设计。
2. 绪论随着科技的不断发展，人们对距离测量的需求日益增长。
在工业自动化、智能交通、机器人导航等领域，精确的距离测量是实现系统智能化和自动化的关键。
超声波测距技术因其非接触、高精度、低成本等优点，成为距离测量的首选方法之一。
基于单片机的超声波测距系统是利用单片机控制超声波的发射和接收，通过计算超声波在空气中传播的时间来测量距离。
相比传统的机械式测距方法，基于单片机的超声波测距系统具有更高的测量精度和更广泛的应用范围。
本文旨在设计一个基于单片机的超声波测距系统，通过研究超声波的特性、传感器的选择、硬件电路的设计和软件程序的编写，实现对目标距离的高精度测量。
2基于无线单片机CC2510的多点超声波测距系统
第29卷第2期 河池学院学报 Vol.29No.2 2009年4月 JOURNAL OF HECH IUN I V ERSI TY Ap r.2009基于无线单片机CC2510的多点超声波测距系统彭建盛,梁光艳,郭留涛(河池学院 物理与电子工程系,广西 宜州 546300)[摘 要] 无线单片机与超声波传感器的结合,可以实现多点距离的远程测量与无线监控。
在分析如何利用无线单片机CC2510来控制超声波测距模块进行距离测量的基础上,研究了在无线单片机CC2510上实现测量数据的无线传输。
该系统具有智能化的特点。
[关键词] CC2510;超声波测距;T DMA;路由节点[中图分类号] T N93 [文献标识码] A [文章编号] 1672-9021(2009)02-0067-05[作者简介] 彭建盛(1979-),男,湖南株州人,河池学院物理与电子工程系助教,主要研究方向:电子电路与通信系统设计,计算机应用。
[基金项目] 广西教育厅科研资助项目(200708LX320)。
在人们越来越追求智能化的今天,距离的远程测量具有重要的意义。
首先,它可以不受测量环境的约束,比如矿井深度的测量等。
距离的远程测量,不用人们亲临现场,能够帮助人们实现对恶劣环境下的距离进行测量。
其次,距离的远程测量可以不用人为的干预,实现测量的自动化,这样就可以为社会节省了一大笔劳动力,提高了工作效率。
除此之外,较之常见的人工测量,距离的远程测量还有一个优点,就是它的测量方式很快捷,它的测量数据可以很轻易地被处理、读取和存储。
而多点距离的远程测量,则具有更加深远的意义。
它将分布在不同位置的测量数据无线发送到同一个主控节点上,实现多路测量数据的无线采集。
这样,就可以在一个地方同时对不同位置的距离进行远程测量和无线监控。
要实现多点距离的远程测量,就要要求它的处理器芯片必须同时具备测控功能和无线收发功能。
随着无线单片机的出现,这样的处理器芯片已经在市场上露面。
以单片机为核心的超声波测距系统
以单片机为核心的超声波测距系统一、本文概述随着科技的不断进步，超声波测距技术因其非接触、高精度、响应速度快等优点，被广泛应用于工业测量、自动驾驶、机器人导航、医疗诊断等众多领域。
单片机作为现代电子系统的核心控制器，具有集成度高、功能强大、控制灵活等特点，因此，以单片机为核心的超声波测距系统成为了研究和应用的热点。
本文旨在详细介绍一种基于单片机的超声波测距系统的设计与实现。
文章将首先概述超声波测距的基本原理和单片机的基本特性，然后详细阐述测距系统的硬件设计，包括超声波发射器、接收器、单片机及其外围电路等。
接着，文章将介绍测距系统的软件设计，包括超声波信号的发射与接收、距离计算、数据处理与显示等。
文章将讨论该系统的性能评估、实际应用场景以及未来改进方向。
通过本文的阅读，读者可以对超声波测距技术有更加深入的了解，同时掌握基于单片机的超声波测距系统的设计与实现方法，为相关领域的研究和应用提供参考和借鉴。
二、超声波测距原理超声波测距系统主要利用超声波在空气中的传播特性来实现距离测量。
超声波是一种频率高于20,000赫兹的声波，其特性包括方向性好、穿透能力强、易于获得较集中的声能等。
由于超声波在均匀介质中传播的速度是恒定的，因此，通过测量超声波发射和接收的时间差，就可以计算出超声波传播的距离，从而得出目标物体的距离。
发射超声波：单片机通过驱动电路向超声波发射器（如压电陶瓷换能器）发送一个短暂的脉冲信号，使发射器产生超声波。
接收超声波：反射的超声波被超声波接收器（同样可以是压电陶瓷换能器）接收，并转换为电信号。
计算时间差：单片机通过测量发射脉冲信号和接收反射信号之间的时间差（即超声波往返的时间），这个时间差乘以超声波在空气中的传播速度（一般为340米/秒），就可以得到超声波传播的距离。
距离计算：由于超声波是往返传播的，所以实际目标物体的距离应该是测量距离的一半。
数据处理与输出：单片机将计算出的距离数据进行处理，例如通过显示模块显示出来，或者通过通信接口传输给其他设备。
基于单片机超声波测距系统毕业设计正文
基于单片机的超声波测距系统设计前言随着科技的迅猛发展越来越多科技成果被广泛的运用到人们的日常生活当中,给我们的生活带来了诸多方便。
本设计就是本着这个宗旨出发,利用超声波的特性来为我们服务。
由于超声波指向性强,因而常于距离的测量。
超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。
超声波在空气中的传播速度为v，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离s，即：s=vt/2 。
这就是所谓的时间差测距法。
利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制,并且在测量精度方面能达到工业实用的要求, 随着科学技术的快速发展，超声波将的应用将越来越广。
但就目前技术水平来说，人们可以具体利用的超声波技术还十分有限，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。
超声波测距技术在社会生活中已有广泛的应用如汽车倒车雷达等，它们测距精度一般较低。
目前对超声波高精度测距系统的需求越来越大。
展望未来，超声波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。
未来的超声波测距技术将朝着更高精度，更大应用范围，更稳定方向发展，死角问题也能得以解决。
1 超声波测距的基本概述[1]、[2]、[3]人耳能听到的声音是由于物体振动产生的，它的频率在20HZ-20KHZ范围内，超过20KHZ称为超声波，低于20HZ的称为次声波。
超声波是在一种弹性介质中的机械振荡，它有两种形式：横向振荡（横波）及纵向振荡（纵波）。
在工业中应用主要采用纵向振荡。
超声波可以在气体、液体及固体中传播，其传播速度受很多因素的影响。
在空气中传播超声波，其频率较低、衰减较快。
超声波波长短，绕射现象小，其方向性好，而且穿透能力很强，且碰到杂质或分界面就会有显著的反射现象。
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第29卷第2期 河池学院学报 Vol.29No.2 2009年4月 JOURNAL OF HECH IUN I V ERSI TY Ap r.2009基于无线单片机CC2510的多点超声波测距系统彭建盛,梁光艳,郭留涛(河池学院 物理与电子工程系,广西 宜州 546300)[摘 要] 无线单片机与超声波传感器的结合,可以实现多点距离的远程测量与无线监控。
在分析如何利用无线单片机CC2510来控制超声波测距模块进行距离测量的基础上,研究了在无线单片机CC2510上实现测量数据的无线传输。
该系统具有智能化的特点。
[关键词] CC2510;超声波测距;T DMA;路由节点[中图分类号] T N93 [文献标识码] A [文章编号] 1672-9021(2009)02-0067-05[作者简介] 彭建盛(1979-),男,湖南株州人,河池学院物理与电子工程系助教,主要研究方向:电子电路与通信系统设计,计算机应用。
[基金项目] 广西教育厅科研资助项目(200708LX320)。
在人们越来越追求智能化的今天,距离的远程测量具有重要的意义。
首先,它可以不受测量环境的约束,比如矿井深度的测量等。
距离的远程测量,不用人们亲临现场,能够帮助人们实现对恶劣环境下的距离进行测量。
其次,距离的远程测量可以不用人为的干预,实现测量的自动化,这样就可以为社会节省了一大笔劳动力,提高了工作效率。
除此之外,较之常见的人工测量,距离的远程测量还有一个优点,就是它的测量方式很快捷,它的测量数据可以很轻易地被处理、读取和存储。
而多点距离的远程测量,则具有更加深远的意义。
它将分布在不同位置的测量数据无线发送到同一个主控节点上,实现多路测量数据的无线采集。
这样,就可以在一个地方同时对不同位置的距离进行远程测量和无线监控。
要实现多点距离的远程测量,就要要求它的处理器芯片必须同时具备测控功能和无线收发功能。
随着无线单片机的出现,这样的处理器芯片已经在市场上露面。
CC2510就是其中的一款。
该芯片是一款基于8051内核的内带32k B闪存和4k B RAM的低功耗无线单片机,芯片内部集成了一个无线RF收发器CC2500,在低功耗和低噪声方面具有很强的优势。
1 系统的总体结构图1 系统的整体结构无线多点超声波测距系统(以4个分节点为例)的整体结构如图1。
整个系统由中心节点、路由节点和终端节点组成。
中心节点通过串口与电脑相连,可以通过PC软件显示和查看信息,同时也可以通过PC软件对系统进行设置和控制。
各个终端节点由无线单片机CC2510和超声波传感器组成,负责对距离进行测量,并把测量的数据通过无线单片机发送给中心节点。
当终端节点与中心节点的距离太远(0dB发射功率下,大于200m)而导致中心节点不能直接与终端节点通信时,可以在中间增加一级路由节点,路由节点负责转发终端节点的数据给中心节点。
2 超声波测距的原理及实现2.1 超声波传感器的测距原理超声波测距的方法有多种,如相位检测法、声波幅值检测法和渡越时间检测法等。
相位检测法虽然精度高,但检测范围有限;声波幅值检测法易受反射波的影响。
本系统采用超声波渡越时间检测法,即测取超声波从发射地至目的地传输所经过的时间,当超声波发生器发射出超声波,开始计时,到超声波经空气传播至目标,再反射至超声波接收器,接收的信号引发外部中断,中断中停止计时,测得的传输时间为t。
其测量原理图如图2所示。
图2 超声波传感器测距原理由下式可以求出声波发射地与目标之间的距离S: S=ct/2(1) (1)式中,c为超声波在空气中的传播速度。
渡越时间t的测量,采用单片机脉冲计数的方法,可以精确地测出。
把时间t转换成脉冲计数量N,则有: S=N c/2f(2) (2)式中,N为计数脉冲个数;f为计数脉冲频率。
2.2 超声波测距的温度补偿超声波也是一种声波,受空气温度(影响最大)、湿度、压强等因素的影响。
在室温下,温度每变化一度,超声波速度变化0.6m/s,近似公式为: C=C+0.607×T(3) 0(3)式中:C0为零度时的超声波速度332m/s,T为实际温度(℃)[1]。
表1列出了几种不同温度下的超声波速度。
表1 超声波在不同温度时的传播速度温度/℃-30-20-10010203040速度/m/s314320326332338344350356 为了提高测距精度,本系统对超声波的速度进行温度补偿,用数字式温度传感器DS18B20测得环境温度,从而得到该环境下的超声波速度。
温度传感器18B20采用“一线总线”形式,体积小,接线简单[2]。
它与单片机CC2510的连接图如图3所示。
图3 DS18B20与CC2510的连接2.3 超声波测距模块的电路设计2.3.1 超声波发射电路由单片机产生40kHz的方波,并通过单片机接口P1_4送到CD4069,而后面的CD4069则对40kHz频率信号进行调节,以使超声波传感器发生谐振,电路如图4所示。
图4 超声波发射电路2.3.2 超声波接收电路超声波接收电路如图5所示。
压电陶瓷型超声波接收器LS2接收反射的超声波并转换为40kHz毫伏级的电压信号。
该信号需要经过放大、处理、才能用于触发单片机中断。
接收模块采用专用的集成电路前置放大器CX20106对接收的信号进行放大、处理。
CX20106由前置放大器、限幅放大器、带通滤波器、检波器、积分器、整型电路组成。
其中前置放大器具有自动增益控制功能,可以保证在超声波传感器接收较远反射信号输出微弱电压时放大器有较高的增益,在近距离输入信号强时放大器不会过载。
调节芯片引脚5的外接电阻R2,将它的滤波器的中心频率设置在40kHz,达到了很好的效果。
当接收到与滤波器中心频率相符的信号时,其输出引脚7输出一个低电平,而输出引脚7直接接到CC2510的P1_5脚上,以触发中断[3]。
图5 超声波接收电路2.4 超声波测距模块的软件设计图6 超声波测距子程序流程图测距模块中的超声波传感器采用UC M40的压电陶瓷传感器,它工作于40kHz的脉冲信号,由单片机来产生。
调用发射子程序发出8个40kHz脉冲信号,并延时0.1m s后,打开外部中断,等待回波;当主程序检测到接收信号正确后,读取定时器的数据并按公式进行计算,从而得出被测距离。
详细的子程序流程图如图6所示。
3 无线发送和接收3.1 无线网络拓扑及通信方式的选择本系统由若干个终端节点和一个中心节点组成。
由于CC2510在0dB的发射功率下,其最大传输距离为200m(在空旷的场地测得)。
所以当终端节点与中心节点距离超过200m时,不能直接与中心节点通信,要在两者之间加入一个路由节点,用来拓展通信范围。
系统的这些特征决定了它的网络拓扑选用串状通信网络,其结构图见图7。
图7 串状网络拓扑结构示意图由于各个终端节点在测距完成后会把测量结果向中心节点发送,这样,同时传输的数据就有可能在空气中产生相互碰撞而导致数据的丢失。
为了避免这种情况的发生,本系统选择时分多址(T DMA)的通信方式。
3.2 T DMA通信方式的实现用T DMA这种通信方式,必须保证有精确的定时和同步。
在软件设计上,首先由中心节点定时发出一个同步信号,然后进入接收状态。
各分节点收到同步信号后,产生一个与自己I D相关的延时,等到属于自己的发送时段后把测量的数据发送给中心节点[4]。
中心节点在不同时段内接收不同分节点发给的数据,接收时间300m s到了之后,又发一次同步信号,如此循环。
中心节点的接收程序流程图见图8及分节点的发送程序流程图见图9。
图8 中心节点的接收程序流程图 图9 分节点的发送程序流程图各个分节点的发送时段分配见表2。
表2 各个分节点发送时段分配表收同步信号节点1发送节点2发送节点n发送收同步信号节点1发送…3.3 路由节点的设计为了拓展通信范围,本系统必须加入路由节点。
在路由节点处的程序中,首先是进行底层硬件驱动层面(BSP)的初始化,然后向中心节点发送加入网络的申请。
成功加入网络后,路由节点进入等待数据转发状态。
具体的程序流程见图10。
图10 路由节点的程序流程图4 结语经实验测得,按照本文介绍设计的超声波测距系统,其最大测量范围为6m ,测量盲区为8c m;由于引入了温度补偿,其测量精度达到了1c m 。
从测量范围和测量精度上看,基本能够满足市场的要求。
本设计最大的优势就是将超声波测距技术与无线技术很好地结合起来,利用无线技术组织无线传输网络,从而实现多点距离的远程测量与监控。
该测距系统可以广泛应用于车库的无线倒车控制、高速公路的无线车距监督等场合,具有很好的应用前景。
参考文献:[1]滕艳菲,陈尚松.超声波测距精度的研究[J ].国外电子测量技术,2006,(2):23-25.[2]牛余朋.基于单片机的高精度超声波测距电路[J ].电子世界,2005,(5):27-39.[3]彭建盛,何奇文,廖维斌,等.基于无线单片机CC2510的智能家居系统的设计[J ].河池学院学报,2008,(5):50-54.[4]李文仲,段朝玉.CC1110/CC2510无线单片机和无线自组织网络入门与实战[M ].北京:北京航空航天大学出版社,2008.193-194.System O f M ulti -po i n t Ultra son i c Rang i n g SystemBa sed On W i relessM CU CC 2510PENG J i a n 2sheng,L I ANG Guang 2yan,GU O L i u 2t ao(D epart m en t of Physi cs and Electron i c Eng i n eer i n g,Hech i Un i versity,Y i zhou,Guangx i 546300,Ch i n a)[Abstract] The combinati on of single -chi p wireless with ultras onic sens or can accomp lish re mote measur 2ing of multi -point distances and wireless monit oring .This article describes how t o use wireless MCU CC2510t o contr ol the ultras onic ranging module for the measure ment of distances and t o achieve wireless data trans m issi on .The syste m is characteristic of intelligence .[Key words] CC2510;ultras onic ranging;T DMA;r outing node收稿日期 2009-02-28[责任编辑 刘景平]。