基于单片机的测距仪设计
基于stm32单片机的超声波测距仪设计报告
基于stm32单片机的超声波测距仪设计报告【文章标题】基于STM32单片机的超声波测距仪设计报告【引言】超声波测距是一种常见且有效的测量方法，被广泛应用于工业控制、自动化、智能家居等领域。
本文将深入讨论基于STM32单片机的超声波测距仪的设计原理、硬件搭建和软件编程，并分享对该设计的观点和理解。
【简介】1. 超声波测距原理简介（可使用子标题，如1.1）- 超声波的特性与应用- 超声波传感器原理及工作方式2. 设计方案（可使用子标题，如2.1）- 系统框图：硬件模块与连接方式- 所需材料清单及器件参数选择【正文】1. 超声波传感器的选型与特性比较（可使用子标题，如1.1）1.1 超声波传感器的种类与特点1.2 STM32单片机与超声波传感器的配合选择理由与原则2. 硬件电路设计与搭建（可使用子标题，如2.1）2.1 超声波发射电路设计与实现2.2 超声波接收电路设计与实现2.3 STM32单片机与超声波传感器的连接方法及引脚映射3. 软件编程实现（可使用子标题，如3.1）3.1 STM32单片机开发环境配置与准备3.2 程序框架和流程设计3.3 超声波信号处理与距离计算算法【总结】1. 设计成果总结与优缺点评价- 设计成果与功能实现总结- 设计过程中的挑战与解决方案- 设计的优点与改进空间2. 对基于STM32单片机的超声波测距仪设计的观点和理解- 本设计在硬件搭建和软件编程方面充分利用了STM32单片机的性能与功能- 超声波测距仪在工业自动化和智能家居等领域具有广阔应用前景 - 未来可以进一步提升设计的灵活性和可扩展性【参考资料】- 张三: 《超声波测距原理与应用技术》，出版社，2018年- 李四: 《STM32单片机与嵌入式系统设计》，出版社，2019年以上是本文基于STM32单片机的超声波测距仪设计报告，对这个主题的观点和理解。
希望这篇文章内容全面、深入，并能帮助您对超声波测距仪设计有更深刻的理解。
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。
基于单片机的超声测距仪设计开题报告(标准格式)
毕业设计（论文）开题报告
超声波接收器由回波放大接收电路及比较电路组成，回波放大接收电路负责将
返回的超声波接收并进行放大处理，比较电路负责对放大后的信号进行分析处理测温电路由温度传感器组成，负责测量四周环境温度，以测出该环境下的超声
波传输速度
显示电路选择运用LED发光二极管构成的LCD液晶显示屏。
驱动方式有动态
驱动和静态驱动两种选择，可依据须要进行选择。
报警电路由一个运算放大器，一个发光二极管组成。
假如出现如距离过远或干
扰过大等接收不到返回信号的状况，报警电路工作，发光二极管亮起，出现警报。
设计的简易结构图如下
4、探讨思路和方法
依据所收集的单片机有关方面的资料，对所需设计的系统进行初步分析，选择
最有效的单片机系统，进一步对测量系统进行构架，画出测量原理图，依据原理图
画出结构图，并完善其内部结构。
并对整个系统进行检测，逐步完善整个测量系统，
直至测量精度达到要求。
5、解决的关键问题
设计出以单片机为核心限制声波测距仪系统，在广泛借鉴了各种设计的优点的同时，充分考虑设计中的各个环节，运用温度传感器精确测量出测距时的温度，计算出当时的声速速度；可较精确测量距离，并用LCD或LED显示测量数值，设置必要的爱护功能。
其中拟解决的关键问题：
1.超声波放射与接收电路的设计；
2.如何将测温电路返回的数据精确传递到LCD显示单元；
3.显示电路选择什么样的反向驱动器驱动PC口作为LCD的位选限制口来提高其显示亮度，使设计更完善；
4.单片机的复位电路是运用上电自动复位的方式还是运用按键电平复位的方式；
方案初步拟定:
单片机系统:AT89C52单片机。
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。
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LT摘要随着科技的发展、自动化程度的提高以及电子产品的普及，电子测距产品也走进了人们的视野。
相对于普通的测量工具，它具有数字式显示、测距精准以及可智能化控制等优点。
本系统是利用STC89C52单片机和超声波测距模块进行设计制作的智能化测距仪，主要实现距离的检测、数字式显示，以及超限报警等功能。
基于单片机的超声波测距仪是以单片机为控制核心，通过超声波测距模块对被测物体发射超声波，利用超声波在空气中的传播速度和发射到接收到超声波所用时间计算得到距离。
测距原理简单、容易实现，并且在生产生活中可以得到广泛使用和推广，具有实际性意义。
关键词：单片机STC89C52，超声波传感器，基于单片机的超声波测距仪。
Ultrasonic rangingAbstract：With the development of science and technology, the improvement of automation and the popularity of electronic products, electronic product range also went into people's horizons. Compared with the common measuring tool, it has a digital display, ranging precision and intelligent control, etc.This system is using STC89C52 MCU and ultrasonic ranging module to design the intelligent range finder, mainly realize the distance detection, digital display, and transfinite alarm and other functions. Based on single chip ultrasonic range finder based on single chip microcomputer as control core, the object to be measured by the ultrasonic ranging module of launch ultrasonic wave, using the ultrasonic velocity in air and launch time to calculate the distance used to receive the ultrasonic. Ranging principle is simple, easy to implement, and can be widely used in production and life and the promotion, has practical significance.Key words:microcontroller STC89C52, ultrasonic sensors, ultrasonic range finder based on singlechip.目录摘要.................................... Ultrasonic ranging .. (I)第一章绪论 01.1 需求分析 01.2可行性分析 (1)第二章单片机的概述 (2)2.1单片机的含义及组成 (2)2.2单片机的发展 (3)2.3单片机的特点 (3)2.4单片机的应用 (4)第三章基于单片机的超声波测距仪总体设计方案53.1超声波测距仪的系统设计 (5)3.2主控制器 (5)3.3 显示电路 (6)3.4 超声波测距模块 (7)3.4.1 HC-SR04超声波测距模块的特性 73.4.2 HC-SR04超声波测距模块的引脚 73.4.3 HC-SR04超声波测距模块的工作原理 (8)3.4.4 超声波时序图 (9)3.4.5 HC-SR04超声波测距模块的电路设计 (9)第四章基于单片机的超声波测距仪的硬件设计 114.1电源指示灯电路 (11)4.2 单片机主板电路 (11)4.2.1时钟电路 (11)4.2.2复位电路 (12)4.3数码管显示电路 (12)4.4距离测量电路 (13)4.5蜂鸣器电路 (14)4.6系统原理电路 (15)第五章基于单片机的超声波测距仪的软件设计 165.1主程序 (16)5.2距离测量子程序 (17)5.3距离显示子程序 (20)5.4超限距离调节子程序 (22)5.5 超限报警子程序 (24)总结 (26)致谢 (26)展望 (26)附录A (27)附录B (28)参考文献 (35)江苏师范大学本科生毕业设计基于单片机的超声波测距仪设计第一章绪论本文主要讲解的是基于单片机的超声波测距仪，它是以STC89C52为核心，以超声波测距模块为距离传感器的测距产品，其应用范围广泛，融入到各行各业。
《2024年基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计》范文
《基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计》篇一一、引言在现代电子技术的迅猛发展中，精确测量距离的设备扮演着重要的角色。
随着人类对于生活环境安全性的关注提升，对于各种设备的精度要求也在逐渐加强。
超声波测距技术以其非接触性、高精度、低成本等优点，在众多领域得到了广泛的应用。
本文将详细介绍基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计。
二、系统概述本系统以STM32单片机为核心控制器，结合超声波测距模块，实现对目标物体的精确测距。
系统主要由STM32单片机、超声波测距模块、电源模块、信号处理模块和显示模块等组成。
通过单片机对超声波模块的控制，实现对目标的精确测距，并通过显示模块实时显示测距结果。
三、硬件设计1. STM32单片机：作为系统的核心控制器，负责整个系统的控制与数据处理。
STM32系列单片机具有高性能、低功耗的特点，能够满足系统对于精确度和稳定性的要求。
2. 超声波测距模块：采用高精度的超声波测距传感器，实现对目标物体的距离测量。
通过超声波的发送与接收，实现对目标的距离计算。
3. 电源模块：为系统提供稳定的电源支持，确保系统的正常工作。
电源模块需考虑到功耗问题，以实现系统的长时间运行。
4. 信号处理模块：对超声波测距模块的信号进行滤波、放大等处理，以提高测距的准确性。
5. 显示模块：实时显示测距结果，方便用户观察与操作。
四、软件设计1. 主程序：负责整个系统的控制与数据处理。
主程序通过控制超声波测距模块的发送与接收，获取目标物体的距离信息，并通过显示模块实时显示。
2. 超声波测距模块控制程序：控制超声波的发送与接收，实现对目标物体的距离测量。
通过计算超声波的发送与接收时间差，计算出目标物体的距离。
3. 数据处理程序：对获取的测距数据进行处理，包括滤波、计算等操作，以提高测距的准确性。
4. 显示程序：将处理后的测距结果显示在显示模块上，方便用户观察与操作。
五、系统实现1. 通过STM32单片机的GPIO口控制超声波测距模块的发送与接收，实现超声波的发送与接收功能。
《2024年基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计》范文
《基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计》篇一一、引言随着科技的不断发展，高精度测距技术被广泛应用于各个领域，如机器人导航、环境监测、智能家居等。
本文将介绍一种基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计。
该系统采用先进的超声波测距原理，结合STM32单片机的强大处理能力，实现了高精度、快速响应的测距功能。
二、系统概述本系统主要由超声波发射模块、接收模块、STM32单片机以及相关电路组成。
通过STM32单片机控制超声波发射模块发射超声波，然后接收模块接收反射回来的超声波信号，根据超声波的传播时间和速度计算距离。
系统具有高精度、抗干扰能力强、测量范围广等特点。
三、硬件设计1. STM32单片机本系统采用STM32系列单片机作为主控制器，具有高性能、低功耗、丰富的外设接口等特点。
通过编程控制单片机的GPIO 口，实现超声波发射和接收的控制。
2. 超声波发射模块超声波发射模块采用40kHz的超声波传感器，具有体积小、功耗低、测距范围广等优点。
通过单片机控制发射模块的触发引脚，产生触发信号，使传感器发射超声波。
3. 超声波接收模块超声波接收模块同样采用40kHz的超声波传感器。
当传感器接收到反射回来的超声波信号时，会产生一个回响信号，该信号被接收模块的回响引脚捕获并传递给单片机。
4. 相关电路相关电路包括电源电路、滤波电路、电平转换电路等。
电源电路为系统提供稳定的电源；滤波电路用于去除干扰信号；电平转换电路用于匹配单片机与传感器之间的电平标准。
四、软件设计1. 主程序设计主程序采用C语言编写，通过STM32单片机的标准库函数实现各功能模块的初始化、参数设置以及控制逻辑。
主程序首先进行系统初始化，然后进入循环等待状态，等待触发信号的到来。
当接收到触发信号时，开始测距流程。
2. 测距流程设计测距流程主要包括发射超声波、等待回响信号、计算距离等步骤。
当接收到触发信号时，单片机控制超声波发射模块发射超声波；然后等待接收模块的回响信号。
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毕业设计(论文)
本科毕业设计(论文) 题目基于单片机的超声波测距仪设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权大学可以将本学位论文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和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
基于单片机的超声波测距仪系统设计
基于单片机的超声波测距仪系统设计一、本文概述随着科技的不断发展，超声波测距技术因其非接触性、高精度和快速响应等优点，在机器人导航、工业自动化、智能家居等领域得到了广泛应用。
本文旨在设计一种基于单片机的超声波测距仪系统，通过深入研究超声波测距原理，结合单片机控制技术，实现一种低成本、高性能的超声波测距解决方案。
文章首先介绍了超声波测距的基本原理和常用方法，然后详细阐述了基于单片机的超声波测距仪的硬件设计，包括超声波发射电路、接收电路、信号处理电路等关键部分的设计思路和实施方法。
接着，文章对测距软件算法进行了深入探讨，包括超声波传播时间的测量、距离计算等关键步骤的实现。
文章对设计的系统进行了测试，验证了系统的可靠性和稳定性。
通过本文的研究，希望能为相关领域提供有益的参考，推动超声波测距技术的发展。
二、超声波测距原理超声波测距是一种非接触式的距离测量方式，其基本原理是利用超声波在空气中的传播速度以及回声的时间差来计算距离。
超声波测距仪主要由超声波发射器、接收器和控制电路组成。
在超声波测距仪中，单片机发出控制信号给超声波发射器，使其发射出一定频率的超声波。
当超声波在空气中传播遇到障碍物时，会发生反射，反射波被接收器接收。
由于超声波在空气中的传播速度已知（约为340m/s），单片机可以通过测量发射信号和接收反射信号之间的时间差，即回声时间，来计算出超声波从发射到接收所经过的距离。
具体计算公式为：距离 = (超声波速度×回声时间) / 2。
需要注意的是，由于超声波在传播过程中会受到空气温度、湿度、风速等因素的影响，因此实际测量中需要对这些因素进行补偿，以提高测距的精度。
为了避免测量误差，还需要在硬件设计中考虑超声波发射和接收的角度、距离以及环境噪声等因素。
在单片机系统中，通过编程实现超声波发射、接收以及回声时间的测量。
单片机可以根据实际需要选择合适的计时器或定时器，对发射和接收信号进行精确的时间记录，并通过算法计算出距离值。
基于单片机的测距仪设计
超声波发射电路
发射电路主要由反相器74LS04和超声波发 射换能器T构成，如图3-3所示，单片机 P2.7端口输出的40kHz的方波信号一路经 一级反向器后送到超声波换能器的一个电 极，另一路经两级反向器后送到超声波换 能器的另一个电极，用这种推换形式将方 波信号加到超声波换能器的两端，可以提 高超声波的发射强度。输出端采两个反向 器并联，用以提高驱动能力。上位电阻R2、 R3一方面可以提高反向器74LS04输出高 电平的驱动能力，另一方面可以增加超声 波换能器的阻尼效果，缩短其自由振荡时 间。
RST为复位信号输入端。当RST端保持两个机器周期（24个时钟周期）以上的高电平时，单片机完成复位 操作。
ALE为地址锁存允许信号，在访问外部存储器时，ALE用来锁存P0口送出的低8位地址信号。 PSEN为外部程序存储器的读选通信号。 EA为访问外部程序存储器控制信号。对8051和8751，他们的片内有4KB的程序存储器。 d.4个8位I/O端口——P0，P1，P2和P3 P0口（P0.0~P0.7）是一个8位漏极开路型的双向I/O口，这时P0可看做用户数据总线 P1口（P1.0~P1.7）——是一个带有内部上拉电阻R可以作为准双向I/O口（在引脚读入前，必须对该端口 写入1，具有这种操作的I/O口称作准双向I/O口） P2口（P2.0~P2.7）——该端口内部有上拉电阻R又有切换开关MUX，所以P2端口在功能上兼有P1和P2 口的功能。 P3口（P3.0~P3.7）——P3口是一个多功能端口，除了可以做I/O口外，还具有第二功能。
基于单片机的超声波测距系统设计
基于单片机的超声波测距系统设计一、本文概述随着科技的飞速发展，超声波测距技术以其非接触、高精度、实时性强等优点，在众多领域如机器人导航、自动驾驶、工业控制、安防监控等中得到了广泛应用。
单片机作为一种集成度高、控制灵活、成本较低的微控制器，是实现超声波测距系统的理想选择。
本文旨在探讨基于单片机的超声波测距系统的设计原理、硬件构成、软件编程及实际应用，以期为相关领域的科研人员和技术人员提供参考。
本文将首先介绍超声波测距的基本原理和关键技术，包括超声波的传播特性、测量原理及误差分析。
接着，详细阐述基于单片机的超声波测距系统的硬件设计，包括单片机的选型、超声波收发模块的选择与连接、信号处理电路的设计等。
在此基础上，本文将介绍系统的软件设计，包括超声波发射与接收的时序控制、距离数据的处理与显示等。
还将讨论系统的低功耗设计、抗干扰措施以及在实际应用中的优化策略。
本文将通过具体实例，展示基于单片机的超声波测距系统在机器人定位、障碍物检测等场景中的应用，以验证系统的可行性和实用性。
本文期望能为相关领域的研究提供有益的参考，推动超声波测距技术的进一步发展和应用。
二、超声波测距原理超声波测距系统主要基于超声波在空气中的传播速度以及反射原理进行设计。
超声波是一种频率高于20kHz的声波，其传播速度在标准大气条件下约为343米/秒。
在超声波测距系统中，超声波发射器向目标物体发射超声波，当超声波遇到目标物体后，会发生反射，反射的超声波被超声波接收器接收。
测距的原理在于测量超声波从发射到接收的时间差。
设超声波发射器发射超声波的时间为t1，接收器接收到反射波的时间为t2，则超声波从发射到接收所经历的时间为Δt = t2 - t1。
由于超声波在空气中的传播速度是已知的，所以可以通过测量时间差Δt来计算目标物体与测距系统之间的距离D。
距离D的计算公式为：D = V * Δt / 2，其中V为超声波在空气中的传播速度。
在实际应用中，为了确保测量的准确性，通常会采用一些技术手段来减少误差。
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51单片机的红外测距仪的设计与实现
基于51单片机的红外测距仪的设计与实现本文介绍的是一种基于51单片机的红外测距仪的设计与实现。
该测距仪可用于精确测量物体到距离范围内的距离，适用于工业控制、智能家居、安防等领域。
1. 系统概述该系统基于51单片机，采用红外传感器进行测距。
传感器接收到反射回来的红外信号后，通过单片机的处理，计算出物体与红外传感器的距离，并通过显示屏展示出来。
2. 系统设计系统由红外传感器模块、51单片机模块和显示屏模块组成。
下面分别介绍：（1）红外传感器模块该模块采用红外线传感器GP2Y0A02YK0F，该传感器可以实现1.5-15cm的测距范围。
传感器工作电压为5v，输出信号为模拟信号。
（2）51单片机模块该模块采用STC89C52单片机，由于系统只需要进行简单的计算，而且运算速度不需要太快，因此选择了这款单片机。
系统通过单片机的ADC模块读取红外传感器的模拟信号，并通过计算获得具体的距离数据，再通过串口通信输出到PC机。
（3）显示屏模块该模块采用一块16*2字符液晶屏，并通过单片机控制显示距离结果。
3. 系统实现系统实现步骤如下：（1）系统初始化单片机需要初始化计时器、串口和ADC模块。
（2）红外测距传感器可以输出模拟信号，单片机通过ADC模块进行转换，得到具体的电压值。
然后通过公式计算距离。
（3）显示距离数据将距离数据通过串口发送到PC机，并在显示屏上显示出来。
PC机通过串口读取数据，将数据显示到PC机软件界面中。
4. 系统特点该系统具有以下特点：（1）测量距离的精度高，可以测量1.5-15cm的距离范围。
（2）系统成本低，易于实现和制作，适用于大规模生产。
（3）系统体积小，方便携带和安装。
5. 结论本文介绍的基于51单片机的红外测距仪可实现高精度的距离测量，成本低、易于实现，适用于工业控制、智能家居、安防等领域。
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显示电路
电源介绍
AT89C51介绍
1.主要性能参数
与MCS—51产品指令系统完全兼容 4K字节可以重复擦写Flash闪速存储器 1000吃擦写周期 全静态操作：0Hz—24Hz 三级加密程序存储器 128*8字节内部RAM 32个可编程I/O口线 6个中断源 可编程串行UART通道 低功耗空闲和掉电模式
超声波发射子程序
定时中断入口
定时器初始化
N
发射超声波
发射完否？
Y
停止发射
超声波发生子程序的作用是通过P1.0端口发送左右超 声波脉冲信号（频率约40kHz的方波），脉冲宽度为 12μs左右，同时把计数器T1打开进行计时，定时器T1工 作在方式0。 超声波测距仪主程序利用外中断1检测返回超声波信号， 一旦接收到返回超声波信号（即引脚出现低电平），立即 进入中断程序。进入中断后就立即关闭计时器T1停止计 时，并将测距成功标志字赋值1。如果当计时器溢出时还 未检测到超声波返回信号，则定时器T1溢出中断将外中 断1关闭，并将测距成功标志字赋值0表示此次测距不成 功。 超声波发生子程序的作用是通过P2.7端口发送2个左 右超声波脉冲信号（频率约40kHz的方波），脉冲宽度为 12μs左右，同时把计数器T0打开进行计时。超声波发生 子程序较简单，但要求程序运行准确。
超声波波速与温度的关系
温度（℃） -30 声速（m/s） 313
-20 319
-10 325
0 323
10 338
20 344
30 349
100 386
超声波测距系统总体方案框图
硬件设计
The hardware design
AT89C51介绍 单片机最小系统
超声波发射电路
超声波接收电路 温度补偿电路
基于单片机的超声波测距仪设计
答辩人： 指导教师：
目 录Contents
选题的背景与意义
超声波测距的应用
超声波测距原理 系统硬件设计 系统软件设计 总结
选题的背景
The background of the topic
背景：近年来，电子测量技术应用越来越广泛，超声波测距作为一种典型的 非接触测量方法，具有的高精度、损耗低、非接触等优点，使得超声测距在 很多场合得到了运用。 意义：超声波测距是利用声波反射原理，避免传感器直接与介质接触，是一 种传统而实用的非接触测量方法。与红外、激光及无线电测距相比，它具有 结构简单、可靠性能高、价格便宜等优异特性。在近距离范围内超声波测距 具有不受光线、颜色以及电磁场的影响和指向性强的优点，更重要的是使用 超声波检测能很大程度的降低劳动强度，可以避免工作人员在恶劣工作环境 中可能受到的伤害，还能够提高距离结果的准确度；因此超声测距广泛应用 于倒车雷达、机器人自动避障、地形地貌探测及一些工业现场等方面。超声 波测距仪对电子测量技术发展是非常重要的。
超声波测距原理`
Ultrasonic distance measurement principle
发射器发出的超声波以速度v在空气中传播，在到达被测物体是被反射返回，由接受器 接受，其往返时间为t，有s=vt/2即可算出被测物体的距离。由于超声波也是一种声波，其 声速v与温度有关，下表列出了几种不同温度下的声速。在使用时，如果温度变化不大，则 可认为声速是基本不变的。如果测距精度要求很高，则应该通过温度补偿的方法加以校正。
电源介绍
电源变压器——由于各种电子设备要求直流 稳压电源提供不同幅值的直流电压，而市电提供 的交流电压一般为220V，因此需要变压器将市 电的电压转换成所需要的交流电压，再将转换的 电压经过整流、滤波、稳压最后获得所需要的直 流电压。 整流电压——利用具有单向导电性的器件， 将大小、方向变化的正弦交流电变成单向脉动的 直流电压。 滤波电路——将整流后的单向脉动直流电压 中的纹波尽可能地滤除掉，使其变成平滑的直流 电，滤波电路由电容、电感等储能元件组成。当 电容两端的电压升高时，电容充电；降低时，电 容放电，从而起到滤波作用。 稳压电路——在电网电压和负载电路变化时， 起到保持输出直流电压稳压的作用。
开外部中断
返回
显示子程序
总结
由于时间和其它客观上的原因，此次设计没有成功做出实物。但是对设计有一个很好 的理论基础。设计的最终结果是使超声波测距仪能够产生超声波，实现超声波的发送与接 收，从而实现利用超声波方法测量物体间的距离。以数字的形式显：2016年6月15日
返回
计算子程序
外部中断入口
关外部中断
读取时间值
计算距离
结果输出
超声波测距仪主程序利用外中断1检测返 回超声波信号，一旦接收到返回超声波信号 （即INT1引脚出现低电平），立即进入中断 程序。进入中断后就立即关闭计时器T0停止 计时，并将测距成功标志字赋值1。如果当 计时器溢出时还未检测到超声波返回信号， 则定时器T0溢出中断将外中断1关闭，并将 测距成功标志字赋值2以表示此次测距不成 功。 当前温度和超声波往返时间均测量出来后， 用C语言根据公式计算距离来编程是比较简 单的算法。
应用一
倒车雷达：解除了驾驶员泊车、倒车和起动车辆时前后左右探视所引起的困扰， 并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷，提高驾驶的安全性。
应用二
超声波物位计是运用超声波在气体、液体或固体中的衰减、穿透能力和声阻抗不 同的性质来测量两种介质的界面。此类仪表精度高、反应快，但成本高、维护维 修困难，都用于要求测量精度较高的场合。
显示电路
带中文字库的128X64是一种具有4位/8位并行、2 线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二 级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示 分辨率为128×64。内置8192个16*16点汉字，和 128个16*8点ASCII字符集。利用该模块灵活的接口 方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机 交互图形界面。可以显示8×4行16×16点阵的汉字。 12864液晶模块可完成图形显示。低电压低功耗是 其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与 同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电 路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格 也略低于相同点阵的图形液晶模块。
2.功能特性概述
4k字节Flash闪速存储器 128字节内部RAM 32个I/O口线 两个16位定时器/计时器 一个5向量两级中断结构 一个双工串行口通信 片内振荡器及时钟电路
各引脚功能
a.主电源引脚VCC VCC电源输入端，工作电源和编程校验为+5V。 b.时钟振荡电路引脚XTAL1和XTAL2 XTAL1和XTAL2分别作为晶体振荡电路的反相器输入端和输出端。在使用外部振荡电路时，这两个端子用来 外接石英晶体，振荡频率为晶体振荡频率，振荡信号送至时钟电路产生时钟脉冲信号。这个部分给单片机提 供工作节拍，也可称作单片机的主频。 c.控制信号引脚RST ，ALE，PSEN和EA RST为复位信号输入端。当RST端保持两个机器周期（24个时钟周期）以上的高电平时，单片机完成复位 操作。 ALE为地址锁存允许信号，在访问外部存储器时，ALE用来锁存P0口送出的低8位地址信号。 PSEN为外部程序存储器的读选通信号。 EA为访问外部程序存储器控制信号。对8051和8751，他们的片内有4KB的程序存储器。 d.4个8位I/O端口——P0，P1，P2和P3 P0口（P0.0~P0.7）是一个8位漏极开路型的双向I/O口，这时P0可看做用户数据总线 P1口（P1.0~P1.7）——是一个带有内部上拉电阻R可以作为准双向I/O口（在引脚读入前，必须对该端口 写入1，具有这种操作的I/O口称作准双向I/O口） P2口（P2.0~P2.7）——该端口内部有上拉电阻R又有切换开关MUX，所以P2端口在功能上兼有P1和P2 口的功能。 P3口（P3.0~P3.7）——P3口是一个多功能端口，除了可以做I/O口外，还具有第二功能。
软件设计 The software design 主程序流程图
主程序首先是对系统环境初始化， 设置定时器T0工作模式为16位定时计 数器模式。置位总中断允许位EA并给 显示端口P0和P1清0。然后调用超声 波发生子程序送出一个超声波脉冲， 为了避免超声波从发射器直接传送到 接收器引起的直射波触发，需要延时 约0.1ms（这也就是超声波测距仪会 有一个最小可测距离的原因）后，才 打开外中断1接收返回的超声波信号。
温度补偿电路
S18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公 司推出的一种改进型智能温度传感器，测温范围 为-55～125℃，最大分辨率可达0.0625℃。 DS18B20可以直接读出被测温度值，而且采用 了一线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路， 具有低成本和易使用的特点。测温电路图3-5所示。 DS18B20温度传感器： 独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理 器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与 DS18B20的双向通讯
应用三
超声波测距仪:公英制转换；计算面积和体积；五组数据存储；长 度累加测试。主要应用于：室内装潢设计，建筑施工，房地产公司房 子丈量，工程监理现场查验，房地产开发建设，评估，施工，公共设 施规划，园林。
1.1基本参数 工作电压：4.5V~5.5V。 功耗电流：最小1mA，最大20mA ； 谐振频率：40KHz； 探测距离范围：4毫米～4米。误差：4% 距离数据格式：以毫米为最小数据单位，双字节 16进制传输，前高后低； 1.2原理 经发射器发射出长约6mm，频率为40KHZ的超声波信号。此信号被物体反射回来由接收头接收， 接收头实质上是一种压电效应的换能器。它接收到信号后产生mV级的微弱电压信号。
单片机最小系统
单片机最小系统主要由AT89C51单片机、外部 振荡电路、复位电路和+5V电源组成。 在外部振荡电路中，单片机的XTAL1和XTAL2 管脚分别接至由12MHZ晶振和两个30PF电容构成 的振荡电路两侧，为电路提供正常的时钟脉冲。 在复位电路中，单片机RESET管脚一方面经20 F的电容接至电源正极，实现上电自动复位，另一 方面经开关s接电源。其主要功能是把PC初始化为 0000H，是单片机从0000H单元开始执行程序， 除了进入系统的初始化之外，当由于程序出错或者 操作错误使系统处于死锁状态时，为了摆脱困境， 也需要按复位键重新启动