基于单片机的测距仪的设计
基于单片机的超声波测距仪设计与实现
企业组织结构类型１、直线制直线制是一种最早也是最简单的组织形式。
其特点是企业各级行政单位从上到下实行垂直领导，下属部门只接受一个上级的指令，各级主管负责人对所属单位的一切问题负责。
厂部不另设职能机构（可设职能人员协助主管人工作），一切管理职能基本上都由行政主管自己执行。
直线制组织结构的优点是：结构比较简单，责任分明，命令统一。
２、职能制职能制组织结构，是各级行政单位除主管负责人外，还相应地设立一些职能机构。
如在厂长下面设立职能机构和人员，协助厂长从事职能管理工作。
这种结构要求行政主管把相应的管理职责和权力交给相关的职能机构，各职能机构就有权在自己业务范围内向下级行政单位发号施令。
因此，下级行政负责人除了接受上级行政主管人指挥外，还必须接受上级各职能机构的领导。
３、直线—职能制直线－职能制，也叫生产区域制，或直线参谋制。
它是在直线制和职能制的基础上，取长补短，吸取这两种形式的优点而建立起来的。
４、事业部制事业部制最早是由美国通用汽车公司总裁斯隆于1924年提出的，故有“斯隆模型”之称，也叫“联邦分权化”，是一种高度（层）集权下的分权管理体制。
它适用于规模庞大，品种繁多，技术复杂的大型企业，是国外较大的联合公司所采用的一种组织形式，近几年中国一些大型企业集团或公司也引进了这种组织结构形式。
５、模拟分权制这是一种介于直线职能制和事业部制之间的结构形式。
许多大型企业，如连续生产的钢铁、化工企业由于产品品种或生产工艺过程所限，难以分解成几个独立的事业部。
又由于企业的规模庞大，以致高层管理者感到采用其他组织形态都不容易管理，这时就出现了模拟分权组织结构形式。
６、矩阵制在组织结构上，把既有按职能划分的垂直领导系统，又有按产品（项目）划分的横向领导关系的结构，称为矩阵组织结构。
基于单片机的超声波测距仪的设计
基于单片机的超声波测距仪的设计超声波测距仪是一种常见的测量距离的仪器，它使用超声波的反射原理来测量被测物体与测距仪之间的距离。
基于单片机的超声波测距仪可以实现更精确、更灵活的测距功能。
本文将详细介绍基于单片机的超声波测距仪的设计。
首先，我们需要选择合适的硬件平台。
单片机作为核心芯片，可以选择AT89C51或者STM32等。
超声波传感器可以选择HC-SR04或者JSN-SR04T等。
此外，我们还需要一块LCD显示屏用于显示测距结果，以及一些电路连接线等。
接下来，我们需要设计电路部分。
首先，将超声波传感器的VCC引脚连接到单片机的5V引脚，将GND引脚连接到单片机的GND引脚。
然后，将超声波传感器的Trig引脚连接到单片机的一些IO口，将Echo引脚连接到单片机的另一个IO口。
最后，将LCD的引脚连接到单片机的相应IO 口，至此电路部分完成。
接下来，我们需要编写相应的软件程序。
首先，我们需要初始化单片机的IO口，将Trig引脚设置为输出模式，Echo引脚设置为输入模式。
然后，我们需要设置中断，以便能够检测到Echo引脚电平的变化。
当超声波传感器发出一次超声波后，Echo引脚将会有一次脉冲输出，该脉冲的宽度与被测物体与测距仪之间的距离成正比。
我们可以通过测量脉冲的宽度来计算出距离。
在进行测距之前，我们需要先发出一段超声波。
通过设置Trig引脚为高电平，持续10us，然后将其设为低电平，即可发出一段超声波。
接下来，我们需要在中断服务函数中记录下Echo引脚电平变化的时间，即可以得到Echo引脚电平变化的时间间隔。
根据声速的传播速度，我们可以将时间间隔转换为距离。
最后，我们将测量到的距离结果显示在LCD屏幕上。
通过调用LCD驱动程序中的相应函数，我们可以将距离结果以字符串的形式显示在LCD屏幕上。
综上所述，基于单片机的超声波测距仪的设计包括硬件电路的设计和软件程序的编写。
硬件电路主要包括超声波传感器、单片机、LCD显示屏等的连接，软件程序则主要包括初始化IO口、设置中断、发出超声波、测量脉冲宽度、计算距离和显示结果等的功能。
基于单片机的测距仪设计
I四川理工学院毕业设计（论文）基于单片机的测距仪设计QQ:271021773四川理工学院计算机学院二O 0 九年六月基于单片机的测距仪设计摘要本文详细介绍了一种基于单片机的脉冲反射式超声测距系统。
该系统是以空气中超声波的传播速度为确定条件，利用发射超声波与反射回波时间差来测量待测距离。
论文概述了超声波检测的发展及基本原理，介绍超声传感器的工作机理及特性，对影响测距系统的一些主要参数进行了讨论。
并且在介绍超声测距系统功能的基础上，提出了系统的总体构成。
针对测距系统发射、接收、检测、显示部分的总体设计方案进行了论证。
进一步介绍了STC89C52RC单片机在系统中的应用，分析了系统各部分的硬件及软件实现。
关键字：单片机；测距仪；超声波；超声波传感器IThe design of range finder base on single-chipABSTRACTThis paper introduces a method based on single chip pulse reflex ultrasonic ranging system. this system can measure the distance which is based on the speed ofultrasonic and used the time difference of launch ultrasonic and reflection echo.this paper summarizes the development and basic principle of the ultraonic testing,the working mechanism and characteristics of the ultrasonic sensors.there is a discussion about some major parameters of the influence ranging system.based on the introduces of the ultrasonic ranging system function,The overall system is proposed.according to transmitting and receiving, detection, and display part of distance measuring system's overall desgin,the schemes are discussed.the further introduction of this paper is the application of STC89C52RC single chip microcomputer in the system, and the analysis of all the parts of the system hardware and software realization.Keywords:single chip;range finder; ultrasonic wave; ultrasonic sensorII目录第1章概述 (1)第2章方案论证 (2)2.1发射电路 (2)2.2接收电路 (5)第3章超声波简介 (8)3.1超声波的特点及其分类 (8)3.3 超声波的效应 (10)第4章超声波传感器 (11)4.1超声波传感器的种类及其特点 (11)4.2超声波传感器的外形及内部结构 (13)4.3超声波传感器的选择材料 (14)4.4 TCT40-16T/R超声波传感器 (15)第5章系统主要硬件................................ 错误！未定义书签。
基于单片机的测距系统设计
第1章课题及功能分析本系统是基于单片机的测距系统设计。
在本系统的设计当中，主要是应用单片机AT89C52控制超声波发射与接收，运用压电式超声波技术来实现基本测距的功能。
1.1 题目来源本次毕业设计的题目是基于单片机的测距系统设计。
在日常生产生活中，很多场合如汽车倒车、机器人避障、工业测井、水库液位测量等需要自动进行非接触测距。
测距电路在人们的日常生活及工作中都有广泛的应用，可谓是源于生活，贴近生活，是和生活密不可分的。
而在本测距系统的设计中主要应用超声波技术来实现测距的功能，我们知道，超声波是指频率大于20kHz的在弹性介质中产生的机械振荡波，其具有指向性强、能量消耗缓慢、传播距离相对较远等特点，因此常被用于非接触测距，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。
超声波测距是一种非接触式的检测方式。
与其它方法相比，如电磁的或光学的方法，它不受光线、被测对象颜色等影响。
对于被测物处于黑暗、有灰尘、烟雾、电磁干扰、有毒等恶劣的环境下有一定的适应能力。
因此在液位测量、机械手控制、车辆自动导航、物体识别等方面有广泛应用。
特别是应用于空气测距，由于空气中波速较慢，其回波信号中包含的沿传播方向上的结构信息很容易检测出来，具有很高的分辨力，因而其准确度也较其它方法高；而且超声波传感器具有结构简单、体积小、信号处理可靠等特点。
由于超声波对光线、色彩和电磁场不敏感，因此超声波测距对环境有较好的适应能力，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，所以将此技术应用到生活中可以节省很多人力、物力等资源，而且利用超声波检测距离，设计比较方便，计算处理也较简单，在测量精度方面能达到日常使用的要求，大大提高了产品的性能及质量。
此外超声波测量在实时、精度、价格也能得到很好的折衷。
1.2 主要任务本次毕业设计的任务比较明确，主要是测量超声波到反射物的距离，此设计中最关键的是计算从超声波发出到途中遇到障碍物反射回来的往返时间，然后利用有关参数根据距离计算公式算出所测距离，要求测距的范围是0.5到10米，所测到距离要能够实时显示，如果距离小于0.5米，将采用声光报警来提示用户。
基于单片机的测距仪的设计
本科生毕业论文(设计)题目：基于单片机的测距仪的设计学生姓名：***学号： ************专业班级：电信12102班指导教师：蔡剑华曾高秋完成时间： 2015年5月目录摘要 (1)引言 (2)1概述 (2)1.1研究背景 (2)2设计要求 (3)3设计方案论证 (3)3.3超声波测距原理 (5)4设计总体方案 (6)4.1总体设计思路 (6)4.2显示部分 (6)4.3按键部分 (6)5硬件电路 (7)5.1功能与原理 (7)5.2资源分配 (8)5.3超声波发送电路 (8)5.4超声波接收电路 (8)5.6复位电路 (11)5.7外部时钟 (12)5.8按键电路 (12)5.9报警电路 (12)5.10温度检测电路 (13)5.11显示接口电路 (14)6软件设计 (15)6.1主程序流程图 (15)6.2超声波发送流程图 (16)6.3 LCD显示流程图 (16)6.4温度读取流程图 (17)7系统仿真 (18)7.1仿真电路图 (18)7.2仿真结果输出 (18)8结论与展望 (20)答谢 (20)参考文献 (20)附录 (21)基于单片机的测距仪的设计电子信息科学与技术专业学生：张学武指导教师：蔡剑华曾高秋摘要：本文设计了以AT89C52单片机为核心控制单元的超声波测距仪，文章概述了超声波检测的发展及基本原理，介绍了超声波传感器的原理及特性。
利用超声波检测往往比较方便、迅速、计算简单、易于做到实时控制。
该系统主要由蜂鸣器模块、超声波发送模块、超声波接收模块、显示模块四个模块构成。
利用超声波传感器对前方物体进行感应，经单片机对超声波传感器发送和接收的声波信号进行分析和计算处理，最后将处理结果在LCD1602上显示关键词：AT89C52单片机,超声波，LCD显示单元,温度补偿Design of Distance Measuring InstrumentBased On MCUElectronics and Information Science and TechnologyCandidate:Zhang XuewuAdvisor：Cai Jianhua Zeng GaoqiuAbstract:This paper designs a A T89C52 microcontroller as the core control unit of ultrasonic distance measuring instrument, the article outlines the development and the basic principle of ultrasonic testing, introduces the principle and characteristics of ultrasonic sensor. The use of ultrasonic testing is often more convenient, rapid, simple, easy to achieve real-time control. The system consists of four modules: buzzer module, ultrasonic transmitter module, ultrasonic receiving module and display module. The ultrasonic sensor is used for sensing the front object, and the transmitting and receiving of the ultrasonic sensor is transmitted and received by the single chip microcomputer. Analysis and calculation of the acoustic signal processing, and finally the results will be processed on the LCD1206 display.Keywords:AT89C52 single chip，ultrasonic，LCD display unit ,temperature compensation引言因为超声波指向性强，能量损耗迟缓，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。
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超声波测距仪是一种利用超声波测量距离的装置，具有测量速度快、精度高、非接触等特点，在机器人导航、自动控制、无损检测等领域得到了广泛的应用。
随着单片机技术的不断发展，基于单片机的超声波测距仪设计成为了可能，具有体积小、成本低、易于集成等优点。
本文将介绍一种基于单片机的超声波测距仪的设计与实现方法。
超声波测距仪的工作原理是利用超声波的传输特性来实现距离的测量。
超声波发射器发出超声波，超声波在空气中传播，遇到障碍物或被测物体后反射回来，被超声波接收器接收。
根据超声波的传播速度和传播时间，可以计算出超声波发射器与被测物体之间的距离。
一般来说，超声波的传播速度为340m/s，因此，距离计算公式为：距离 =传播速度×时间 / 2。
本设计选用STM32F103C8T6单片机作为主控制器，该单片机具有高性能、低功耗、丰富的外设接口等特点，满足系统的要求。
超声波测距仪的硬件部分包括超声波发射器、超声波接收器、单片机控制器和显示模块。
具体设计方案如下：（1）超声波发射器：采用HC-SR04模块，该模块集成了超声波发射器和接收器，输出脉冲宽度为5ms，驱动电压为5V。
（2）超声波接收器：同样采用HC-SR04模块，接收反射回来的超声波信号，并将其转换为电信号输出。
（3）单片机控制器：选用STM32F103C8T6单片机，接收超声波接收器输出的电信号，通过计算得到距离值，并将其输出到显示模块。
（4）显示模块：采用液晶显示屏，用于显示测量得到的距离值。
（1）初始化模块：对单片机、HC-SR04模块和液晶显示屏进行初始化。
（2）超声波发射模块：通过单片机控制HC-SR04模块发射超声波，并开始计时。
（3）超声波接收模块：接收反射回来的超声波信号，并输出到单片机。
（4）距离计算模块：根据超声波的传播速度和传播时间，计算出超声波发射器与被测物体之间的距离，并将其存储在单片机的存储器中。
（5）显示模块：将计算得到的距离值输出到液晶显示屏上。
(完整版)基于单片机的超声波测距仪毕业设计
目录摘要 (1)Abstract (2)第1章绪论 (3)1.1 课题研究的目的与意义 (3)1.2 国内外研究动态 (3)1.3 论文主要内容 (4)第2章系统的总体设计 (5)2.1 设计方案 (5)2.2 系统的硬件选型 (5)2.2.1 单片机选型 (5)2.2.2 超声波传感器选型 (6)2.2.3 超声波接收芯片选型 (6)2.2.4 显示器选型 (7)第3章系统的硬件设计 (8)3.1 基本系统构成 (8)3.1.1 系统电源电路 (9)3.1.2 超声波发射电路 (9)3.1.3 超声波接收电路 (10)3.1.4 晶振电路 (11)3.1.5 复位电路 (11)3.1.6 显示电路 (12)3.1.7 报警电路 (13)3.2 电路原理图 (13)3.3 PCB图 (14)第4章系统的软件设计 (15)4.1 软件keil的简介 (15)4.2 主程序流程 (16)4.3 超声波收发模块程序设计 (16)4.3.1 超声波收发中断子程序 (17)4.3.2 距离测算子程序 (19)4.4 显示模块程序设计 (20)4.4.1 初始化程序 (22)4.4.2 显示程序 (22)4.4.3 延时程序 (23)4.5 现场实测距离显示 (25)第5章结论 (26)5.1 总结 (26)5.2 系统实物图形 (27)5.3 展望 (27)致谢 (28)参考文献 (29)附录 (30)摘要本文阐述了基于51单片机的超声波测距仪的设计过程和运行结果。
AT89C51单片机控制定时器产生方波脉冲，同时计时器T1开始计时。
发出的超声波在空气中传播，而后遇到障碍物体的表面时超声波折返，超声波接收模块接收返回的超声波信号并且把超声波信号转化为电信号。
计时器记录超声波往返所用的时间，从而由51单片机计算得到实测距离。
再使用四位数码管显示距离。
硬件电路由超声波发射电路、超声波接收电路、电源电路、四位数码管显示电路、电铃报警电路、12MHz晶振电路等组成。
基于单片机的超声波测距仪的设计与实现毕业论文
基于单片机的超声波测距仪的设计与实现中文摘要本设计基于单片机AT89C52，利用超声波传感器HC-SR04、LCD显示屏及蜂鸣器等元件共同实现了带温度补偿功能可报警的超声波测距仪。
我们以AT89C52作为主控芯片，通过计算超声波往返时间从而测量与前方障碍物的距离，并在LCD显示。
单片机控制超声波的发射。
然后单片机进行处理运算，把测量距离与设定的报警距离值进行比较判断，当测量距离小于设定值时，AT89C52发出指令控制蜂鸣器报警，并且AT89C52控制各部件刷新各测量值。
在不同温度下，超声波的传播速度是有差别的，所以我们通过DS18B20测温单元进行温度补偿，减小因温度变化引起的测量误差，提高测量精度。
超声波测距仪可以实现4m以内的精确测距，经验证误差小于3mm。
关键词：超声波；测距仪；AT89C52；DS18B20；报警Design and Realization of ultrasonic range finder basedABSTRACTThe design objective is to design and implement microcontroller based ultrasonic range finder. The main use of AT89C52, HC-SR04 ultrasonic sensor alarm system complete ranging production. We AT89C52 as the main chip, by calculating the round-trip time ultrasound to measure the distance to obstacles in front of, and displayed in the LCD. SCM ultrasonic transmitter. Then the microcontroller for processing operation to measure the distance and set alarm values are compared to judge distance, when measured distance is less than the set value, AT89C52 issue commands to control the buzzer alarm, and control each member refreshAT89C52 measured values. Because at different temperatures, ultrasonic wave propagation velocity is a difference, so we DS18B20 temperature measurement by the temperature compensation unit, reducing errors due to temperature changes, and improve measurement accuracy. Good design can achieve precise range ultrasonic distance within 4m, proven error is less than 3mm.Keywords:Ultrasonic；Location；AT89C52;DS18B20;Alarm目录第一章前言 (1)1.1 课题背景及意义 (1)1.1.1超声波特性 (1)1.1.2超声波测距 (2)1.2 超声波模块基本介绍 (3)1.2.1 超声波的电器特性 (3)1.2.2 超声波的工作原理 (5)1．3主要研究内容和关键问题 (6)第二章方案总体设计 (7)2.1 超声波测距仪功能 (7)2.2设计要求 (8)2.3系统基本方案 (9)2.3.1方案比较 (9)2.3.2方案汇总 (11)第三章系统硬件设计 (13)3.1 单片机最小系统 (13)3.2 超声波测距模块 (13)3.3 显示模块 (15)3.4温度补偿电路 (15)3.5 蜂鸣报警电路 (16)第四章系统软件设计 (17)4.1 A T89C52程序流程图 (17)4.2 计算距离程序流程图 (19)4.3 报警电路程序流程图 (19)4.4 超声波回波接收程序流程图 (20)第五章系统的调试与测试 (21)5.1 安装 (21)5.2 系统的调试 (21)第六章总结 (23)参考文献 (24)致谢.............................................................................................................................. 错误!未定义书签。
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。
基于单片机的超声波测距仪设计
本科毕业设计论文题目基于单片机的超声波测距仪设计专业名称学生姓名指导教师毕业时间2014.06毕业 任务书一、题目基于单片机的超声波测距仪设计二、指导思想和目的要求随着科学技术的快速发展，超声波在测距工程中的应用将越来越广泛。
相对毫米波测距、激光测距等其他测距的方式，超声波测距具有成本低、精度高、使用方便、应用范围广等优点。
在实际应用中超声波测距指向性强、能耗缓慢、受环境因素影响较小，被广泛的应用于井深、液位、管道长度、倒车等短距离测量。
以单片机为核心结合超声波测距传感器实现超声波测距仪的设计。
三、主要技术指标1. 研究超声波测距原理，2. 完成基于单片机的超声波测距仪硬件电路设计。
3. 完成基于单片机的超声波测距仪的软件设计，并进行调试。
四、进度和要求第01周----第02周： 查找相关资料，对英文资料进行翻译；第03周----第04周： 熟悉超声波测距仪各个硬件组成和软件编程流程，进行论证、开题、撰写开题报告；第05周----第08周： 绘制电路原理图，编写程序和调试。
第09周----第13周： 利用Proteus 进行仿真实现；第14周----第16周： 撰写毕业设计论文，论文答辩。
五、主要参考书及参考资料设计 论文[1] 赵建领，薛园园等主编的单片机开发与应用技术详解平[M]电子工业出版社，2009.[2] 李朝青，单片机原理及接口技术（第3版）[M]北京航空航天大学出版社，2005.[3] 薛小玲，刘志群，贾俊荣，单片机接口模应用与开发实例详解[M]北京航天航空大学出版社，2010.[4] 谭浩强，C++面向对象程序设计.清华大学出版社，2006.[5]赵建领，薛园园等主编的单片机开发与应用技术详解[M] 电子工业出版社，2009.[6]李朝青，单片机原理及接口技术（第3版）[M] 北京航空航天大学出版社，2005.[7]薛小玲，刘志群，贾俊荣.单片机接口模应用与开发实例详解[M] 北京航天航空大学出版社，2010.[8]郁有文，常健，呈继红.传感器原理及工程应用[M] 西安电子科技大学出版社。
基于单片机的超声测距仪毕业设计
毕业设计说明书基于单片机的超声测距仪设计学 院：专指导教师：2012年 6月信息与通信工程学院 通信工程基于单片机的超声测距仪设计摘要随着科学技术的快速发展，超声波将在测距仪中的应用越来越广。
超声测距仪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。
查阅大量资料了解了超声测距仪研究的目的和意义及国内外的发展状况，通过对超声传感器的工作原理及特性的研究，以空气中超声波的传播速度为确定条件，利用发射超声波与反射回波时间差来测量待测距离，完成了超声测距仪的硬件和软件的设计，硬件电路主要包括发射电路、接收电路、前置放大电路、比较检测电路，实现了短距离的超声波测距。
关键词：超声波，单片机，超声传感器Microcontroller-based design of the ultrasonic range finderAbstractWith the rapid development of science and technology, ultrasound will be more widely applied in the range finder. Ultrasonic range finder as a new, very important and useful tool in every respect, there will be much room for development, it will be the direction of more high positioning precision to meet the growing needs of the community.Lot of information to understand the purpose and significance of the ultrasonic range finder research and development at home and abroad, the working principle and characteristics of the ultrasonic sensor, ultrasonic propagation velocity of the air to determine the conditions for use of transmission ultrasound and is reflected backwave time to measure the test distance to complete the ultrasonic range finder hardware and software design, hardware circuit includes a transmitter circuit and receiver circuit, the preamplifier circuit, comparison detection circuit, a short distance of the ultrasonic ranging.Keywords：Ultrasound,MCU,Ultrasonic sensors目录1 绪论 (1)1.1 课题研究目的意义 (1)1.2 国内外发展现状 (1)1.3 课题内容及预期目标 (5)1.4 论文结构安排 (5)2 超声波测距简介 (6)2.1 超声波和超声波传感器 (6)2.1.1 超声波 (6)2.1.2 超声波传感器结构 (8)2.1.3 超声波传感器的主要参数介绍及选择 (10)2.2 超声测距仪原理及测量方法 (11)2.3 超声波测距系统主要参数论述 (12)2.3.1 工作频率 (12)2.3.2 指向角介绍 (13)2.3.3 温度介绍 (13)2.3.4 发射脉冲宽度介绍 (13)3 超声测距仪硬件设计 (14)3.1 总体设计 (14)3.2 发射电路设计 (14)3.2.1 发射电路的方案论述 (14)3.2.2 发射电路 (15)3.2.3 分析计算 (16)3.3 接收电路设计 (17)3.3.1 前置放大电路 (17)3.3.3 比较检测电路 (21)3.4 显示电路 (21)3.5 超声波距离探测器总体电路 (21)3.5.1 超声测距仪设计具体细节 (22)3.5.2 总体电路设计 (23)4 超声测距仪软件设计 (24)4.1 软件设计原理及总体设计 (24)4.1.1 软件设计原理 (24)4.1.2 软件总体设计 (25)4.2 测距仪单片机主程序 (25)4.3 测距仪子程序 (27)4.3.1 超声波发射子程序 (27)4.3.2 距离计算 (28)4.3.3 比较程序 (30)4.3.4 乘法计算程序 (30)4.3.5 外部中断子程序 (31)4.3.6 定时器中断子程序 (32)附录超声测距仪设计电路图 (33)总结 (34)参考文献 (35)致谢 (37)1 绪论1.1 课题研究目的意义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。
基于单片机的超声波测距仪设计
0 引言超声波的传播介质非常广泛，在气体、液体和固体中都可以传播，并且传播距离较远，传播速度恒定，能量消耗缓慢，不受电磁、光线、烟雾等的影响，有一定的环境适应能力，所以超声波常用来定位以及距离测量[1]。
像物位测量仪和测距仪等仪器一样，通过利用超声波来实现距离测算的机器还有很多。
超声波检测快速、方便、操作简单是超声波检测的一般优点，并且易于实时控制，在测量精度方面能达到工业实用的要求，性价比较高[2]。
超声波具有很好的指向性，同时可以在一定程度上避免对人体的危害，因此超声测距广泛应用于避障，倒车雷达，移动机器人定位，建筑施工工地等工业领域。
本文设计的超声波测距仪使用的核心微处理器是STC89C52，超声波在超声波trig端生成，为记录超声波发送到返回的时间，启动单片机的定时器。
遇到障碍物后，在介质中传输的超声波立刻折回，并经过回波超声波echo端接收，并立即停止计时。
经过计算芯片计算出障碍物与发射器之间的间隔，并通过液晶屏显示，在小于或超出设定范围时，由蜂鸣器报警。
系统采用单片机控制输入单片机的外部中断源，从超声波器件输出。
在通过发射超声波的触发端定时系统后，定时器在STC89C52里面立刻开启，超声波传输电路开始工作，为了记录超声波发射到返回的时间，利用定时器来计算，得到这个时间差后，通过公式计算出仪器到障碍物的距离，结果输入到液晶屏显示。
1 超声波测距原理1.1 超声波简介当物体振动，它们都会发出声响。
在物理学上，频率的定义为物体每一秒振动的次数，单位为赫兹。
超声波是高于两万赫兹的声波。
它可用于测量、清洁、电焊、砾石[4]。
据长久以来的研讨可看出，超声波在传播的途径中，被介质所包围，它振动的频率很大，超声波每一小部分包含的能量也很大[5,6]。
1.2 超声波测距原理超声波测距仪测量距离依照的是超声阻碍的特点。
超声波从超声发射器的发射端发射后，在空气中传播，而超声波在遇到障碍物后返回输入到接收端，并且定时器停止计时。
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1系统要求我们组选择制作了一套超声波测距系统，功能有：倒车雷达测量的显示距离在手机APP上显示，设定阈值，若小于设定的距离数值，蜂鸣器发出报警声。
2研究目的为了深层次的巩固学习的单片机的知识，更加熟悉的使用Proteus和Keil C51这两个软件。
能够综合所学的单片机的知识进行系统设计，将所学习的知识运用到生活中。
我们组选择制作了这样一套超声波测距系统。
3 设计方案及原理框图3.1 系统概述在汽车倒车中存在的困难之一也会影响到驾驶员的驾驶情况，在驾驶员在驾驶座位上无法完全了解到四周特别是后方环境时，只能依赖后视镜来观察后方障碍物，而这种环境因素也会限制驾驶员的视野狭窄和清晰度，从而驾驶员导致倒车会遇到危险。
其二是驾驶员在进行倒车过程中，要观察左右环境，同时也要兼顾到汽车后侧与障碍物的距离，这样会使驾驶员过于分心和费力费神。
其三是驾驶员会依赖自己长久以来的驾驶技术，以此来停靠车位，这样会引起驾驶员无法准确的倒入准确位置。
解决这种问题是在汽车生产行业中重中之重要解决的一个技术性难题，我们可在汽车内部安置一个汽车倒车预报警系统，显示器可装置在汽车内部，驾驶员能看到的有利位置，而感应器则可以装置在汽车后侧内部，从而接受到后方的障碍物情况，传输到显示器当中。
这个设计可避免驾驶员在倒车时候频繁看后视镜去判断汽车与障碍物的距离，从而避免发生事故发生。
汽车倒车预报警系统在很大程度上解决了汽车倒车的难题，同时也为驾驶员的驾驶提供了安全的保障。
该设计由超声波传感器、STC89C52系列单片机、HC-SR04超声波传感器模块、蜂鸣器组成。
总体设计方案如图1所示。
障碍物超声波发射传感器发射电路超声波接收传感器接收电路STC89C52单片机电源电路APP显示报警电路图1 总体设计方案3.2 系统总体电路图单片机系统的电路图如图2所示。
图2 系统设计图4 硬件实现4.1 STC89C52单片机STC89C52是基于51系列的单片机发展过来的。
基于51单片机超声波测距仪设计
基于51单片机超声波测距仪设计超声波测距仪是一种应用较为广泛的测量设备，可以用于测量物体与超声波传感器之间的距离。
本文将基于51单片机设计一个简单的超声波测距仪，并介绍其原理、硬件电路和程序设计。
一、原理介绍：超声波测距仪的工作原理是利用超声波传感器发射超声波，并接收其反射回来的波，通过计算发射和接收之间的时间差，从而确定物体与传感器之间的距离。
超声波的传播速度在空气中近似为331.4m/s，根据速度与时间关系，可以通过测量时间来计算距离。
二、硬件电路设计：1.超声波模块：选用一个常见的超声波模块，包括超声波发射器和接收器。
2.51单片机：使用51单片机作为控制器，负责控制超声波模块和处理测距数据。
3.LCD显示屏：连接一个LCD显示屏，用于显示测距结果。
4.连接电路：将超声波发射器和接收器分别连接到单片机的引脚，将LCD显示屏连接到单片机的相应引脚。
三、程序设计：1.初始化：包括初始化单片机的GPIO引脚、定时器以及其他必要的设置。
2.发送信号：发射一个超声波信号，通过超声波模块的引脚控制。
此时，启动定时器开始计时。
3.接收信号：当接收到超声波的反射信号时，停止定时器，记录计时的时间差。
根据超声波传播速度，可以计算出距离。
4.显示结果：将测得的距离数据显示在LCD显示屏上。
四、实现效果：通过以上设计，可以实现一个简单的超声波测距仪。
在实际应用中，可以根据需求扩展功能，例如增加报警功能、计算速度等。
总结：本文基于51单片机设计了一个超声波测距仪，包括硬件电路设计和程序设计。
通过该设备可以实现对物体与超声波传感器之间的距离进行测量，并将结果显示在LCD显示屏上。
该设计只是一个基本的框架，可以根据需要进行进一步的改进和优化。
基于单片机激光测距毕业设计
基于单片机激光测距毕业设计本科生毕业设计基于单片机的激光测距院系电气信息工程学院专业电子信息工程班级学号学生姓名联系方式指导教师职称：2011年 5 月独创性声明本人郑重声明：所呈交的毕业论文（设计）是本人在指导老师指导下取得的研究成果。
除了文中特别加以注释和致谢的地方外，论文（设计）中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果。
与本研究成果相关的所有人所做出的任何贡献均已在论文（设计）中作了明确的说明并表示了谢意。
签名：年月日授权声明本人完全了解许昌学院有关保留、使用本科生毕业论文（设计）的规定，即：有权保留并向国家有关部门或机构送交毕业论文（设计）的复印件和磁盘，允许毕业论文（设计）被查阅和借阅。
本人授权许昌学院可以将毕业论文（设计）的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编论文（设计）。
本人论文（设计）中有原创性数据需要保密的部分为（如没有，请填写“无”）：签名：年月日指导教师签名：年月日摘要激光具有高亮度、高方向性、高单色性和高相干性等优点，所以，利用激光传感器技术和自动控制技术相结合的测距方案中，激光测距是目前应用最普遍的一种，本课题介绍了激光传感器的原理和特性，以及Atmel公司的AT87C51单片机的性能和特点，并在分析了激光测距的原理基础上，指出了设计测距系统的思路和所需考虑的问题，给出了以AT87C51单片机为核心的低成本，高精度。
微型化数字显示激光测距的硬件电路和软件设计方法，该系统设计合理，工作稳定，能量良好，检测速度快，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应用的要求。
关键字：激光；测距；单片机ABSTRACTLaser possesses high brightness, high directional, high monochromatic and high coherence wait for an advantage, therefore, by using laser sensor technology and automatic control technology in combination of measurement program, laser range is most broadly applied , the subject of laser sensors is introduced, and the principle and characteristics of single chip AT87C51 Atmel company performance and characteristics, and analyzes the principle of laser range finder, points out the basis of ideas and design ranging system needed consider the question, given a AT87C51 singlechip is low cost, high precision. Miniaturization digital display laser ranging hardware circuit and software design method, the system design is reasonable, stable work, energy, detection speed, good simple calculation. Easy to achieve real-time control, and the precision in measurement can reach the request of industrial applications.Key word: laser; ranging; microcontroller目录1 绪论 12 激光测距的基础 22.1 激光测距设计的思路 22.2 激光测距设计的原理 32.3 本激光测距设计的要求 42.4 本论文的主要研究内容 43 脉冲激光测距系统设计 53.1 激光测距仪系统结构 53.2 激光脉冲发生电路 63.3 脉冲激光接收电路7光电检测传感器的比较选择7雪崩光电二极管APD 8雪崩光电二极管APD的反向偏压 9 电路工作原理9电压控制反馈电路10放大电路124 计时及显示部分设计144.1 计时部分14计时原理 14内插法14利用单片机和CPLD实现模拟内插 15 4.2 距离计算部分17最小系统17计算部分子程序设计184.3 计算机控制LED显示部分19LED说明1974HC573说明20控制的LED显示部分电路设计21显示部分程序设计234.4 系统控制部分设计245 误差分析及总结 255.1 误差分析255.2 总结展望26参考文献27附录28致谢321 绪论二十世纪以来，激光传感器技术日趋成熟，并开始大量应用于测距系统。
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摘要本科生毕业论文(设计)题目：基于单片机的测距仪的设计学生姓名：张学武学号： 201211020226专业班级：电信12102班指导教师：蔡剑华曾高秋完成时间： 2015年5月目录摘要：本文设计了以AT89C52单片机为核心控制单元的超声波测距仪，文章概述了超声波检测的发展及基本原理，介绍了超声波传感器的原理及特性。
利用超声波检测往往比较方便、迅速、计算简单、易于做到实时控制。
该系统主要由蜂鸣器模块、超声波发送模块、超声波接收模块、显示模块四个模块构成。
利用超声波传感器对前方物体进行感应，经单片机对超声波传感器发送和接收的 (1)声波信号进行分析和计算处理，最后将处理结果在LCD1602上显示 (1)引言 (2)1概述 (2)1.1研究背景 (2)2设计要求 (3)3设计方案论证 (3)3.3超声波测距原理 (5)4设计总体方案 (5)4.1总体设计思路 (6)4.2显示部分 (6)4.3按键部分 (6)5硬件电路 (7)5.1功能与原理 (7)5.2资源分配 (8)5.3超声波发送电路 (8)5.4超声波接收电路 (8)5.6复位电路 (11)5.7外部时钟 (12)5.8按键电路 (12)5.9报警电路 (12)5.10温度检测电路 (13)5.11显示接口电路 (14)6软件设计 (15)6.1主程序流程图 (15)6.2超声波发送流程图 (16)6.3 LCD显示流程图 (16)6.4温度读取流程图 (17)7系统仿真 (18)7.1仿真电路图 (18)7.2仿真结果输出 (18)8结论与展望 (20)答谢：首先非常感谢指导老师蔡剑华和曾高秋的精心指导和严格要求，让我充分利用所学的理论知识去完成论文的设计，论文的完成让我极大地提高了实践能力，并对当前电子领域的研究状况和发展方向有了一定的了解，尤其是单片机领域，这对我今后进一步从事电子行业有着极大的帮助。
另外,此次毕业设计还获得了其他老师和同学的大力支持。
在此，我忠心感谢蔡剑华老师和曾高秋老师以及诸位的指导和支持。
在未来的工作和学习中，我将以更好的成绩来回报母校。
(20)参考文献： (20)附录 Keil源程序 (21)基于单片机的测距仪的设计电子信息科学与技术专业学生：张学武指导教师：蔡剑华曾高秋摘要：本文设计了以AT89C52单片机为核心控制单元的超声波测距仪，文章概述了超声波检测的发展及基本原理，介绍了超声波传感器的原理及特性。
利用超声波检测往往比较方便、迅速、计算简单、易于做到实时控制。
该系统主要由蜂鸣器模块、超声波发送模块、超声波接收模块、显示模块四个模块构成。
利用超声波传感器对前方物体进行感应，经单片机对超声波传感器发送和接收的声波信号进行分析和计算处理，最后将处理结果在LCD1602上显示关键词：AT89C52单片机,超声波，LCD显示单元,温度补偿Design of Distance Measuring InstrumentBased On MCUElectronics and Information Science and TechnologyCandidate:Zhang XuewuAdvisor：Cai Jianhua Zeng GaoqiuAbstract:This paper designs a AT89C52 microcontroller as the core control unit of ultrasonic distance measuring instrument, the article outlines the development and the basic principle of ultrasonic testing, introduces the principle and characteristics of ultrasonic sensor. The use of ultrasonic testing is often more convenient, rapid, simple, easy to achieve real-time control. The system consists of four modules: buzzer module, ultrasonic transmitter module, ultrasonic receiving module and display module. The ultrasonic sensor is used for sensing the front object, and the transmitting and receiving of the ultrasonic sensor is transmitted and received by the single chip microcomputer. Analysis and calculation of the acoustic signal processing, and finally the results will be processed on the LCD1206 display.Keywords:AT89C52 single chip，ultrasonic，LCD display unit ,temperature compensation引言因为超声波指向性强，能量损耗迟缓，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。
使用超声波检测往往比较迅速、便利、计算简单、易于做到及时控制，而且在测量精度方面能达到工业实用的要求，是以在移动机器人的研制上也得到了普遍的应用[1]。
单片机是把微型计算机中的微处理器、存储器、I/O接口、定时/计数器、串行接口、中断系统等电路集成在一起的微型计算机。
单片机在近十年间得到了飞速的发展，先后经历了4位机、8位机、16位机、32位机等有几个代表性的发展阶段。
本文详细介绍了超声波测距的原理与结构，在发射信号时，打开定时器中断0，接收到发射超声波信号时，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。
利用公式S=T×V／2（V为超生波传播速度，本设计设定值340m/s）,经过单片机处理得到距离值S并且通过LCD1602显示出来。
1概述1.1研究背景超声波是指频率在20kHz以上的声波，它属于机械波的领域[2]。
超声波也依照一般机械波在弹性介质中的传播规律，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吸收而发生衰减等。
正是因为具有这些性质，使得超声波可以用于距离的测量中。
随着科技水平的不断提高，超声波测距技术被广泛应用于人们日常工作和生活之中，例如探伤技术、清洗技术、测距技术等等。
超声波测距，多用于汽车倒车雷达、建筑工地以及一些工业现场的位置监控如液位、进深的测量等场合。
1.2课题研究意义因为超声测距是一种非接触检测技术，不受光线、被测东西颜色等的影响，较别的仪器更卫生，更耐潮湿、粉尘、高温、腐蚀气体等恶劣环境，对于被测物处于暗中、有尘土、烟雾、电磁干扰等恶劣环境有一定的适应能力。
具有少维护、不污染、高可靠、长寿命等特点。
是以可普遍应用于纸业、矿业、电厂、化工业、水处理厂、污水处理厂、农业用水、环保检测、食品（酒业、饮料业、添加剂、食用油、奶制品）、防汛、水文、明渠、空间定位、公路限高、料位测量、车辆自动导航、物体辨认与定位、车辆安全行驶辅助系统甚至地形地貌探测等许多领域中[3]。
可在不同环境中进行距离准确度在线标定，可直接用于水、酒、糖、饮料等液位控制，可进行差值设定，直接显示各种液位罐的液位、料位高度。
因此，超声在空气中测距在特殊环境下有较普遍的应用。
利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于实现实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的指标要求，是以为了使移动机器人能够主动规避障碍物行走，就必需装备测距系统，以使其实时获取距障碍物的位置信息（距离和方向）。
因此超声波测距在移动机器人的研究上得到了广泛的应用。
同时由于超声波测距系统具有以上的这些优点，是以在汽车倒车雷达的研制方面也得到了普遍的应用[4]。
1.3国内外研究情况近十年来，国内科研人员对关于超声波回波信号处理方法的研究已经十分成熟，但是作为超声波探测定位的关键技术，仍将是一个重要的研究方向[5]。
国内的超声波测量主要集中在对0~10 m固体和液体的测量，一般测量精度高，回波稳定。
近年来随着超声波技术研究的不断深入已广泛用于各类工业领域，如工业自动控制，建筑工程测量和机器人视觉辨认等方面。
2设计要求1、硬件设计：利用AT89C51单片机和超声波模块设计出超声波测距仪。
主要模块有：单片机最小系统、超声波发送和接收模块、温度补偿模块、报警模块。
2、软件设计：使用Keil C51设计系统软件，并完成联机调试，软件设计的主要模块有:超声波的测量和显示、1602的初始化、温度传感器的温度测量，延时程序。
3需要实现的技术指标：探测距离为2cm-450cm。
3设计方案论证3.1设计方案方案一:以S3C2410为核心，实现该芯片对其外围电路的适时控制,对其进行编程，并且提供给外围电路各种所需的各种信号,包括频率振荡信号、数据处理信号和译码显示信号等等，这样就大大简化了外围电路的设计难度，而且同时更加重要的是这种设计方案大大地节省了设计的成本，并且由于采用的是软件编程技术，所以它的移植性较好。
频率为40kHz左右的超声波在空气中传播的效率是最佳的，发射的超声波被调制成40kHz 左右，具有一定间隔调制脉冲波信号[6]。
方案二:采用CPLD来控制的D来控制的超声波测距仪，主要是在软件上运用VHDL （Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）编写程序并且使用MAX+plus II 软件进行软硬件设计的仿真和调试，最终实现测距功能。
使用本方案的优点在于在超声波测距仪设计中采用MAX7000s系列中的EPM7128SLC84-15的CPLD器件，其最高频率可达175.4MHz，可用于组合逻辑电路、时序逻辑电路、算法、双端口RAM等的设计。
充分利用了其多达128个宏单元、68pin可编程I/O口，使该器件可以将分频功能、计数功能、显示编码功能、振荡功能全部集于一体。
因其延时平均的特点，保证了测距结果精度高、响应速度快。
该方案的缺点是方案中需要一块FPGA,一块双口RAM,还需要一块用来存储波形数据的EEPROM，那么设计成本较高。
同时在FPGA中还要用到硬件描述语言(VHDL语言)编写程序来实现硬件电路功能。