基于单片机的超声波测距报警系统
基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计
基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计一、本文概述超声波测距技术因其非接触、高精度、实时性强等特点，在机器人导航、车辆避障、工业测量等领域得到了广泛应用。
STM32单片机作为一种高性能、低功耗的嵌入式系统核心，为超声波测距系统的设计提供了强大的硬件支持。
本文旨在设计一种基于STM32单片机的高精度超声波测距系统，以满足不同应用场景的需求。
二、超声波测距原理本部分将介绍超声波测距的基本原理，包括超声波的产生、传播、接收以及距离的计算方法。
同时，分析影响超声波测距精度的主要因素，为后续系统设计提供理论基础。
三、系统硬件设计3、1在设计基于STM32单片机的高精度超声波测距系统时，我们遵循了“精确测量、稳定传输、易于扩展”的总体设计思路。
我们选用了STM32系列单片机作为系统的核心控制器，利用其强大的处理能力和丰富的外设接口，实现了对超声波发射和接收的精确控制。
在具体设计中，我们采用了回波测距法，即发射超声波并检测其回波，通过测量发射与接收之间的时间差来计算距离。
这种方法对硬件的精度和稳定性要求很高，因此我们选用了高精度的超声波传感器和计时器，以确保测量结果的准确性。
我们还考虑到了系统的可扩展性。
通过STM32的串口通信功能，我们可以将测量数据上传至计算机或其他设备进行分析和处理，为后续的应用开发提供了便利。
我们还预留了多个IO接口，以便在需要时添加更多的传感器或功能模块。
本系统的设计思路是在保证精度的前提下，实现稳定、可靠的超声波测距功能，并兼顾系统的可扩展性和易用性。
31、1.1随着物联网、机器人技术和自动化控制的快速发展，精确的距离测量技术在各个领域的应用越来越广泛。
超声波测距技术作为一种非接触式的距离测量方式，因其具有测量精度高、稳定性好、成本相对较低等优点，在工业自动化、智能家居、机器人导航、安防监控等领域得到了广泛应用。
STM32单片机作为一款高性价比、低功耗、高性能的嵌入式微控制器，在智能设备开发中占据重要地位。
基于单片机的超声波测距仪论文
毕业设计（论文）题目：基于单片机的超声波测距仪摘要在空气介质中超声测距传感器因其性能好，价格低廉、使用方便，在现场机器人定位系统、车辆自动导航、车辆安全行驶辅助系统、城市交通管理和高速公路管理监测系统，以及河道、油井和仓库及料位的探测中都有应用。
由于超声波传播不易受干扰，能量消耗缓慢，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，如测距和物位测量等都可以通过超声波来实现。
为此，深入研究超声波的产生与传播规律、开发高性能超声波换能器及其收发电路，对于超声波检测技术的发展具有十分重要的现实意义。
本设计介绍了基于单片机控制的超声测距的原理：由STC89C52控制定时器产生一定频率脉冲，计算从发射到接收回波时间，从而得到实测距离，数据处理采用，显示距离，语音播报。
关键词：超声波，距离测量，语音播报，单片机ABSTRACTIn the air medium, ultrasonic range finder sensor because of its good performance, low price, convenient use, in the field of robot positioning system, automatic vehicle navigation, vehicle safety driving assist system, city traffic management and management of expressway monitoring system, as well as river, well and warehouse and material level detection used in. Because the ultrasonic wave propagation is not susceptible to interference, energy consumption slow, medium of communication in the longer distance, which are often used for ultrasonic distance measurement, such as the location and level measurement can be achieved by ultrasound. Therefore, in-depth study of ultrasonic generation and propagation, the development of high performance ultrasonic transducer and its transceiver circuit, the ultrasonic detection technology development has very important real sense. This article introduces the design of control based on single chip ultrasonic ranging principle: control by STC89C52 timer produces a certain frequency pulse, calculated from transmitting to receiving echo time, so as to obtain the measured distance, data processing using the temperature compensation, four digital tube display distance, voice broadcast.KEYWORDS: ultrasonic, range measurement, voice broadcast, singlechip目录第1章绪论 ...................................................................................................................................1.1 课题设计目的及意义...........................................................................................1.1.1设计的目的............................................................................................................1.1.2设计的意义............................................................................................................1.2 国内外研究动态...................................................................................................1.3 本课题研究的主要内容....................................................................................... 第2章总体方案 ..........................................................................................................................2.1 方案选择................................................................................................................2.2 超声波测距仪的设计思路 ..................................................................................2.2.1 超声波测距原理 .................................................................................................2.2.2 超声波测距原理框图........................................................................................2.3 使用元件选择 ....................................................................................................... 第3章系统的硬件结构设计....................................................................................................3.1 STC89C52单片机的功能及特点........................................................................3.2 单片机最小系统...................................................................................................3.3 语音播报................................................................................................................3.4 显示单元................................................................................................................ 第4章系统的软件设计.............................................................................................................4.1 主程序流程图 .......................................................................................................4.2 超声波发生子程序和超声波接收中断程序 .....................................................第5章超声波测距接收.............................................................................................................5.1 HC-SR04模块.......................................................................................................5.2 T40、R40超声波传感器简介.............................................................................5.2.1 超声波传感器的基本介绍...............................................................................5.2.2 超声波传感器的主要应用...............................................................................5.2.3 超声波传感器的工作原理...............................................................................5.3 超声波发射电路...................................................................................................5.4 超声波接收电路...................................................................................................5.5 超声波接收过程...................................................................................................5.6 接收数据处理 ....................................................................................................... 第6章总结...................................................................................................................................... 致谢............................................................................................................................................... 参考文献 .......................................................................................................................................... 附录1原理图................................................................................................................................. 附录2主要源程序........................................................................................................................ 诚信声明第1章绪论1.1 课题设计目的及意义1.1.1设计的目的随着科学技术的快速发展，超声波在测距中的应用越来越广。
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。
基于单片机的超声波测距系统的设计与实现毕业论文
基于单片机的超声波测距系统的设计与实现毕业论文目录第一章绪论 (1)1.1 研究的背景和意义 (1)1.2 国外研究现状 (1)1.3 课题研究容和意义 (2)第二章超声波测距的原理 (5)2.1 超声波介绍 (5)2.2 超声波传感器的介绍 (5)2.2.1 传感器的选择 (6)2.2.2 超声波测距的原理 (7)2.2.3 温度补偿 (8)2.2.4 测量盲区 (9)2.3 本章小结 (10)第三章系统硬件设计 (10)3.1 系统硬件设计 (10)3.2 单片机概述 (11)3.2.1 STC89C51主要性能特点 (12)3.2.2 STC89C51结构组成 (13)3.2.3 STC89C51部组成 (14)3.3 超声波发射电路设计 (15)3.3.1 发射电路设计方案 (16)3.3.2 超声波发射器的注意事项 (17)3.4 超声波接收电路设计 (18)3.5 LCD显示部分 (19)3.6 报警部分 (21)3.7 DS18B20部分 (22)3.8 本章小结 (23)第四章系统软件设计 (23)4.1 系统软件设计 (23)4.2 外部中断子程序 (26)4.3 定时器中断子程序 (27)4.4 重要功能实现 (28)4.4.1 实现温度读取功能 (28)4.4.2 实现温度转换声速 (29)4.4.3 实现距离计算 (29)4.5 实验测量数据 (30)4.6 本章小结 (30)结论 (31)参考文献 (32)谢辞 (33)附录一（实物图） (34)附录二（Proteus仿真图） (36)第一章绪论1.1 研究的背景和意义随着科技的发展，超声波已经可以对实物做出精确测量。
伴随着社会经济的蓬勃发展，电子测量技术也逐渐被应用到各个领域，而超声波测距技术因拥有测量精确度高、成本消耗低、性能稳定度高等优点则成为其中的佼佼者。
频率在20KHz以上的声波是超声波。
也正是因为这些特性超声波才会被应用到测量距离中。
51单片机实现超声波测距报警系统
51单片机实现超声波测距报警系统超声波测距报警系统是一种基于51单片机的硬件电路和软件程序开发的测距设备。
本文将从设备原理和设计、电路连接和程序开发等方面进行详细介绍。
一、设备原理和设计超声波测距报警系统的原理是利用超声波传感器测量并计算被测物体与传感器的距离，并通过单片机采集和处理超声波信号，根据测量结果触发报警和显示等功能。
1.超声波传感器：超声波传感器是用来发射和接收超声波信号的装置，一般由发射器和接收器组成。
发射器发射超声波信号，接收器接收被测物体反射的超声波信号。
2.单片机：本系统采用51单片机作为控制核心，负责采集和处理超声波信号，控制报警和显示等功能。
3.报警器：当距离小于设定阈值时，触发报警器发出声音或闪光等警告信号。
4.显示屏：用来显示测量结果，一般为数码管或液晶显示屏。
5.电源和电路：提供系统所需的电源和信号连接电路。
二、电路连接超声波测距报警系统的电路连接主要包括超声波传感器、单片机、报警器、显示屏以及电源等模块。
1.超声波传感器连接：将超声波传感器的发射端和接收端分别连接到单片机的引脚上，发射端连接到P1口，接收端连接到P2口。
2.报警器连接：将报警器连接到单片机的一个IO口，通过控制该IO 口的高低电平来触发报警。
3.显示屏连接：将显示屏连接到单片机的相应IO口，通过向显示屏发送数据来显示测量结果。
4.电源连接：将电源连接到单片机以及其他模块的供电端，确保系统正常工作。
三、程序开发1.初始化设置：包括引脚和端口的初始化设置，包括超声波传感器引脚和单片机的IO口设置。
2.测量距离：通过单片机控制超声波传感器发射超声波信号，并通过接收器接收反射的超声波信号，计算出被测物体与传感器的距离。
3.报警触发：根据设定的阈值，当测量到的距离小于阈值时，通过控制报警器发出声音或闪光等警告信号。
4.显示结果：通过控制显示屏将测量结果显示出来。
5.循环检测：通过循环检测的方式，不断进行测量并处理数据，实时更新测量结果和触发报警。
基于AT89S51单片机的超声波测距系统设计
摘 要 ： 在分 析超 声 波测距 原理 的基础 上 ， 指 出了设 计 测 距 系统 的思路 和 所要 考虑 的 问题 ， 详
细介 绍 了以 ＡＴ ８ ９ Ｓ ５ １单 片机 为核 心的低 成本 、 高精 度 、 微 型化 数 字显 示超 声 波 测距 仪 的硬 件
电路 和软 件 的设计 方 法 ， 系统 电路 设计 合理 、 ． ７ － 作稳 定 、 性 能 良好 、 检测速度快、 易 于做 到 实 时
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 为高 ．
１ 超 声 波 测 距 原 理
超 声波 是指 频率 高 于 ２ ０ Ｈｚ的机 械 波 ， 是 由机 械 振动 产 生 的 ， 可 在 不 同 介 质 中 以不 同 的 速 度 传 播． 由于超声 波 指 向性 强 ， 能量 消耗 缓慢 ， 而且 在介
２ ０ １ ３年 ８月
文章编号 ： １ ０ ０ ０ — ５ ８ １ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ ０ １ ２ ７ — ０ ４
基 于 ＡＴ ８ ９ Ｓ ５ １单 片 机 的超 声 波测 距 系统 设 计
林 二妹
（ 闽南 理 工 学 院 ，福 建 石 狮 ３ ６ ２ ７ ０ ０ ）
控制 ， 测 量 精 度 上 达 到 了工 业 实 用 的 要 求 ．
关键 词 ： 单 片机 ；超 声波 ；测距
中 图法分 类号 ： Ｔ Ｐ ２ １ ６ ． １ 文 献 标 识 码 ：Ａ
Ｕｌ ｔ ｒ ａ ｓ ｏ ｎｉ ｃ ｒ ａ ｎ ｇ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｓ ＣＭ ＡＴ８ ９ Ｓ ５ １
基于IAP15W4K58S4单片机超声波测距系统的设计与实现
[3] 赵小强，赵连玉.超声波测距系统中的温度补偿[J].组合 机床与自动化加工技术.2008（12）:62-64.
（上接第30页）
[6] 王书洋，杨冠鲁.一种智能节能型多功能水龙头的设计[J], 科技创新导报,2017,14（25）:102- 103.
収列起插2・20
峰值检波器，输出成近似平滑的水平信号，
3脚接检波器的检波电容，再经积分整形, 输出成倾斜信号，6脚接积分电容，最后经 比较器7脚输出一下降沿信号，触发单片机
的外部中断处理。
2.4 DS18B20温度采集电路和LCD显示
电路
以超声波在空气中传播为例,常温下超
声波速度v为340m/s,但其易受到空气中
与温度的拟合公式：v=331. 5+0. 607T,需按此式对波速进行
C1,具体表达式为 f=l/[ln2X (R1+2(R2+RW1)) XC1]O调节电
温度修正。
位器RW1,使输出方波的频率为40KHz,等于超声波发射探头
内压电晶片的固有谐振频率，以使压电晶片达到共振，产生
超声波。超声波发射控制端INC(接单片机控制10 口)输出低
Abstract:Ultrasonic is commonly used in the measurement of distance and displacement due to its strong directivity, slow energy consumption and long transmission distance in the medium. Based on IAP15W4K58S4 microcontroller, a simple, portable and low cost ultrasonic ranging system is designed. The design of ultrasonic transmitting circuit, ultrasonic receiving circuit, temperature compensation and system software are mainly introduced. After testing, the system can achieve stable, reliable and accurate distance measurement. Keywords； Ultrasonic; distance measurement; IAP15W4K58S4; piezoelectrie effect
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系统-文献综述
基于单片机的超声波测距系统-文献综述文献综述11电子 (1116405008) 姜丹娜,苏州大学应用技术学院,1. 课题背景随着传感器和单片机控制技术的不断发展，非接触式检测技术已被广泛应用于多个领域，典型的非接触式测距方法有超声波测距、CCD探测、雷达测距、激光测距等。
其中CCD探测具有使用方便、无需信号发射源、同时获得大量的场景[1]信息等特点，但视觉测距需要额外的计算开销.雷达测距具有全天候工作，适[2]合于恶劣的环境中进行短距离、高精度测距的优点，但容易受电磁波干扰。
激光测距具有高方向性、高单色性、高亮度、测量速度快等优势，尤其是对雨雾有[3]一定的穿透能力，抗干扰能力强，但其成本高、数据处理复杂。
随着世界各国汽车持有量的不断增加，车辆碰撞事故也随之增多，尤其在城市道路和高速公路上发生的交通事故更是与日俱增。
自适应汽车防碰撞技术和汽车主动防碰撞预警系统以及与此相关的测距技术正是在这种背景下提出的，并己经成为当前车辆工[4]程和测控技术领域中关注的一个热点研究课题。
2. 研究目的与现状2.1研究目的和意义倒车雷达，又称泊车辅助系统，它是汽车泊车或者倒车时的安全辅助装置，它能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况，解除了驾驶员泊车、倒车和起动车辆时视野死角的困扰，提高驾驶的安全性。
现在市面上的倒车雷达人多采用超声波测距原理。
由探头发送超声波，遇到障碍物，产生同波信号，传感器接收到同波信号后，测出发射超声波和接收到同波的时间延迟，从而计算出车体与障碍物之间的距离。
衡量倒车雷达性能的主要指标通常有以卜几个方面:一是测量精度，不仅要求倒车雷达具有高的分辨率，而且还要有低的测量误差;二是探测范围，好的倒车雷达探测自区少、探测范围宽;三是响应时间，这要求倒车雷达能够快速地测[5]量出障碍物的距离，及时地提醒驾驶员障碍物的方位和距离。
2.2研究现状与存在的问题2.2.1研究现状目前市场上普通的超声波测距系统，一般采用发射单超声脉冲的方法，这种方法在测距精度和可靠性等方而的研究已较成熟。
基于单片机的声光报警系统的设计方案
基于单片机的声光报警系统的设计方案2014-10-15 13:26:09 来源:dzsc关键字：单片机声光报警系统STC89C521 声光报警系统基本原理超声波是指频率高于20000Hz 的机械波。
为了实现超声波回波测距，必须通过超声波传感器产生和接收超声波。
超声波传感器是利用压电效应和逆压电效应原理实现电能和超声波能之间的相互转化，即超声波发射器是通过逆压电效应将电能转换为超声波能，产生超声波；而超声波接收器是通过压电效应将超声波能转换为电能，接收超声波。
若超声波发射器发出的超声波是以速度v（单位：m/s）在介质中传播，在有效防范区域内遇到被测物体超声波受到反射，被超声波接收器接收，传播经历的时间为t（单位：s），那么可以计算出入侵者与防范物体之间的距离s（单位：m），公式为：系统结构框图如图1 所示，单片机按照晶振电路给出的时钟时序下接收来自超声波传感器输出的入侵者距离电信号，并将该距离数值在LCD 显示屏上实时显示，同时控制由发光二级管和蜂鸣器组成的声光报警系统，使其以一定的频率闪光并发出警报声。
图1 系统结构框图2 系统硬件设计2.1 硬件电路硬件电路的设计主要包括单片机系统及显示电路、超声波发射与接收电路、声光报警电路四部分。
单片机采用STC89C52.采用12 MHz 高准确度的晶振，减小测量误差。
超声波传感器采用压电式超声波换能器，设置单片机端口P2.7 输出超声波换能器所需的40 kHz 的方波信号，端口P3.2 监测超声波接收电路输出的返回信号。
显示电路采用KXM12864M 显示屏。
声光报警电路由发光二极管和蜂鸣器组成。
2.2 各主要模块的硬件2.2.1 STC89C52 主控电路图2 STC89C52 主控电路2.2.2 超声波发射接收电路压电式超声波换能器是通过压电晶体的谐振来实现超声波能和电能之间的转换，从而实现超声波的发射与接收的。
将超声波发射器安装于J1 端，由单片机P27 端口以40kHz 的频率输出方波电信号，那么压电晶体就会发生逆压电效应以相同的频率进行振动，实现电能向超声波能的转化，产生超声波，如图3 所示。
(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。
基于单片机控制的超声波测距警报系统设计2
《现代通信技术》专业课程设计基于单片机控制的超声波测距报警系统设计系部：电子与信息工程系专业班级：学生：学号：小组成员：指导教师：时间：完成时间 2010年 12月目录1 绪论 (1)2 总体设计方案 (2)2.1 课程设计的任务与要求 (2)2.1.1 课程设计的任务 (2)2.1.2 课程设计的要求 (3)2.2 超声波测距原理 (3)2.3 超声波测距系统的总体方案 (4)3 系统硬件电路设计 (6)3.1 STC89C52芯片介绍 (6)3.2 单片机最小系统 (6)3.3 超声波模块 (8)3.3.1 超声波发射模块 (8)3.3.2 超声波接收模块 (8)3.4 LED数码管显示模块 (9)3.5 报警模块 (10)4 系统软件设计 (11)4.1 Keil uVision3软件介绍 (11)4.2 软件流程图 (11)4.3 系统的软件调试 (12)5 设计总结 (14)参考文献 (15)附录 (16)附录1 硬件连接图 (16)附录2 程序清单 (16)1 绪论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。
例如，倒车雷达、交通测速、机器人障碍检测等。
但就目前技术水平来说，人们可以具体利用的测距技术还十分有限，因此，这是一个正在蓬勃发展而又有无限前景的技术与产业领域。
展望未来，超声波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，如声纳的发展趋势基本为：研制具有更高定位精度的被动测距声纳，以满足水中武器实施全隐蔽攻击的需要；继续发展采用低频线谱检测的潜艇拖曳线列阵声纳，实现超远程的被动探测和识别；研制更适合于浅海工作的潜艇声纳，特别是解决浅海水中目标识别问题；大力降低潜艇自噪声，改善潜艇声纳的工作环境。
无庸置疑，未来的超声波测距仪将与自动化智能化接轨，与其他的测距仪集成和融合，形成多测距仪。
基于单片机的超声波测距报警系统
综合性课程设计报告基于proteus仿真软件的超声波测距报警控制器设计院系：计算机与通信工程学院专业：电子信息工程学号：姓名：指导教师：设计时间：2012/6/27综合课程设计任务书专业：电子信息工程班级：4091603姓名：设计题目：基于proteus仿真软件的超声波测距报警控制器设计一、设计实验条件keil C和proteus仿真软件二、设计任务1)总体功能设计2)硬件电路设计3)软件设计4)工作总结三、设计说明书的内容1．设计题目与设计任务（设计任务书）2．前言（绪论）(设计的目的、意义等)3．主体设计部分（各部分设计内容、总结分析、结论等）4．结束语5．参考文献（答辩时间18周星期日晚7：30，地点：综合楼1313室）四、设计时间与设计时间安排1、设计时间：2周2、设计时间安排：熟悉实验设备、实验、收集资料：2 天设计计算、绘制技术图纸：5 天编写课程设计说明书：2 天答辩：1 天目录一、设计题目 (2)二、设计任务及要求 (3)三、设计内容 (3)1.绪论 (3)2.总体方案 (4)2.1 总体设计方案 (4)2.2超声波测距框图 (4)3.系统硬件设计 (5)3.1 硬件设计方案 (5)3.2 各主要模块的硬件设计 (6)4.系统软件设计 (10)4.1 程序设计 (10)4.2 程序流程图 (10)四、结束语 (13)五、参考文献 (13)附录A 系统仿真图 (14)附录B程序代码 (15)一、设计题目基于proteus仿真软件的超声波测距报警控制器设计二、设计任务及要求利用所学数字电子技术、信号处理、控制等技术，设计、制作并调试完成一个单片机最小化系统。
在此基础上，将最小系统与综合实验开发平台上的超声波模块、显示模块进行正确的连接（如图1.1所示），使单片机可接收超声波模块输出的测量信号，并对其进行合理的处理后，在显示模块上实时显示超声波模块与障碍物的距离。
图1.1 系统连接示意图具体要求：1、实验开发平台上的数码管可实时显示障碍物与超声波的距离信息，单位为mm；2、当测试距离大于0.5m时报警。
超声波测距系统 基于51单片机的超声波倒车测距报警系统设计
引言超声波是一种频率在20KHz以上的机械波，在空气中的传播速度约为340 m／s(20°C 时)。
超声波可由超声波传感器产生，常用的超声波传感器两大类：一类是采用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波，目前较为常用的是压电式超声波传感器。
由于超声波具有易于定向发射，方向性好，强度好控制，对色彩、光照度不敏感，反射率高等特点，因此被广泛应用于无损探伤，距离测量、距离开关、汽车倒车防撞、智能机器人等领域。
1 系统原理框图本设计的整体框图如图1所示，主要由超声波发射，超声波接收与信号转换，按键显示电路与温度传感器电路组成。
超声波测距是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射和接收回波的时间差T，然后求出距离S=CT／2，式中的C为超声波波速。
在常温下，空气中的声速约为340m／s。
由于超声波也是一种声波，其传播速度C 与温度有关，在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的。
因本系统测距精度要求很高，所以通过对温度的检测对超声波的传播速度加以校正。
超声波传播速度确定后，只要测得超声波往返的时间，如图2所示，即可求得距离。
这就是超声波测距系统的基本原理。
2 超声波信号的发射与接收电路发射部分电路如图3所示，主要由脉冲调制信号产生电路，隔离电路以及驱动电路组成，用来为超声波传感器提供发送信号。
脉冲调制信号产生电路中通过单片机对555定的复位(RESET)端的控制，使555定时器分时工作从而生产生脉冲频率为40KHz，周期为30ms的脉冲调制信号，信号波形如图2所示，本设计中一个周期内发送10个脉冲信号。
隔离电路主要是由两个与非门组成，对输出级与脉冲产生电路之间进行隔离。
输出级由两个通用型集成运放TL084CN 组成，由于超声波传感器的发射距离与其两端所加的电压成正比，因此要求电路要产生足够大的驱动电压，其基本原理就是一个比较电路，当输入信号Vi>2．5V时，运放A的输出电压VA=+12V，运放B的输出电压VB=-12V，当输入信号Vi<2．5V时，运放A的输出电压VA="-12V"，运放B的输出电压VB=+12V，所以在超声传感器两端得到两个极性完全相反的对称波形，即VB=-VA，所以加在超声波传感器两端的电压V=VA-VB=2VA，其两端的电压可达到24V，从而保证超声波能够发送较远的距离，提高了测量量程。
毕业设计论文--基于单片机的超声波测距系统设计
毕业设计（论文）题目：基于单片机的超声波测距系统设计摘要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。
超声波测距系统，可以应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控，也可用于液位、井深、管道长度的测量等场合。
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。
本文介绍了一种基于STC89C52单片机的超声波测距系统，阐述了超声波测距系统的硬件电路部分的构成、软件设计思路及工作原理。
硬件部分采用STC89C52 单片机作为主控单片机，硬件电路主要由发射电路、接收电路、显示电路、报警电路等几部分组成；软件部分由主程序、显示子程序、超声波发射子程序、延迟子程序、计算子程序、报警程序等组成。
该电路具有结构简单、操作方便、精度较高、应用广泛的特点。
关键词：超声波；测距系统；单片机AbstractBecause of the strong point of ultrasonic energy consumption slow, medium of communication in the longer distance, thus frequently used ultrasonic distance measurement, such as the range finder and level measurement and so on can be achieved by ultrasound. Ultrasonic Ranging System, can be used in car reversing, the construction site and the location of some industrial site monitoring, can also be used if the level, depth and length of the pipeline, such as measurement occasions. Use of ultrasonic testing is often more rapid, convenient and simple terms, easy to achieve real-time control, and measurement accuracy can meet the practical requirements of industry.The paper describes an ultrasonic measuring system based on the STC89C52, it described an ultrasonic measuring system hardware circuit structure, working principle and software design methods. Hardware using STC89C52 microcontroller as a master MCU, the hardware circuit part includes main transmitter, receiver circuit, display circuit, warning circuit and so on. The software part includes the main program, display subroutine, ultrasonic transmitter subroutine, delay subroutine, calculation subroutine and alarm program. The system Circuits were simply structure, easy to use, high accuracy and wide application.Key Words：Ultrasonic wave；Ranging System；MCU目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论............................................................................................................. - 1 -1.1 测量距离的意义.................................................................................................... - 1 -1.2 基于单片机的超声波测距系统.......................................................................... - 2 -1.2.1 单片机概述 ...................................................................................................... - 2 -1.2.2 单片机的发展趋势 ........................................................................................ - 2 -1.2.3 基于单片机的超声波测距系统的优点与缺陷 ........................................ - 3 -1.2.4 超声波测距原理............................................................................................. - 4 -1.3设计内容 .................................................................................................................. - 4 -第2章设计方案..................................................................................................... - 5 -2.1 设计的目的和要求................................................................................................ - 5 -2.1.1 设计的目的 ..................................................................................................... - 5 -2.1.2 设计的要求 ..................................................................................................... - 5 -2.2 设计思路................................................................................................................. - 5 -2.2.1 硬件部分.......................................................................................................... - 5 -2.2.2 软件部分.......................................................................................................... - 6 -2.3 重要功能模块的选取 ........................................................................................... - 6 -2.3.1 单片机的选用 ................................................................................................. - 6 -2.3.2 发射器和接收器............................................................................................. - 8 -第3章硬件电路设计............................................................................................. - 9 -3.1 系统硬件设计总框图分析 .................................................................................. - 9 -3.2 处理器STC89C52................................................................................................. - 9 -3.2.1 单片机STC89C52的特点 ......................................................................... - 10 -3.2.2 STC89C52管脚说明 .................................................................................... - 11 -3.3 单片机最小系统设计 ......................................................................................... - 14 -3.3.1 单片机最小系统........................................................................................... - 14 -3.3.2 本次设计中的单片机最小系统................................................................. - 14 -3.4 超声波模块HC-SR04 ........................................................................................ - 17 -3.5 显示模块LCD1602 ............................................................................................ - 18 -3.6 报警模块............................................................................................................... - 21 -3.7 超声波测距系统的实物图 ................................................................................ - 22 -第4章软件程序设计........................................................................................... - 23 -4.1 概述........................................................................................................................ - 23 -4.2 头文件和全局变量.............................................................................................. - 23 -4.3 主程序 ................................................................................................................... - 24 -4.4 初始化函数........................................................................................................... - 25 -4.5 显示子程序和溢出中断程序 ............................................................................ - 25 -4.6 超声波发射程序、T1中断子程序和报警程序 ............................................ - 26 -4.7 距离计算程序 ....................................................................................................... - 27 -第5章系统的调试............................................................................................... - 28 -5.1 硬件的调试........................................................................................................... - 28 -5.2 软件的调试........................................................................................................... - 29 -结论..................................................................................................................... - 32 -参考文献................................................................................................................. - 33 -附录..................................................................................................................... - 34 -1．源程序 .................................................................................................................... - 34 -2．英文原文 ................................................................................................................ - 41 -3．中文译文 ................................................................................................................ - 53 -致谢..................................................................................................................... - 62 -第1章绪论1.1 测量距离的意义准确而快速地测定任意两个空间点间的距离，对人类活动的许多方面都具有十分重要的意义。
基于AT89C2051单片机的超声波测距系统设计
参 考 文 献
［ １ ］ 高洪志． Ｍ Ｃ Ｓ 一 ５ １单片机原理及应用技术教程［ Ｈ ］ ． 北京： 人 民邮电
出版 社 。 ２０ ０ ９ ．
［ ２ ］ 赵亮， 侯国瑞． 单片机 Ｃ 语言编程与实例［ Ｈ ］ ． 北京： 人 民邮电出版
社， ２ ０ ０ ３ ． ［ ３ １ １ ６ ０ ２ 数据 手 册 ． ［ ４ ］ Ｄ Ｓ ｌ ８ Ｂ ２ ０数 据手 册 ． ［ ５ ］ Ｐ Ｃ Ｆ ８ ５ ６ ３数 据 手册 ． ［ ６ ］ Ａ Ｔ ２ ４ Ｃ ６ ４芯 片数据手册 ．
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超声波所测距离。 外部中断０ 接收由 高到低的负脉冲， 以检测回波信
分 比 计 算 ； Ｐ 为 海 水 静 压 力 Ｐ ａ 【 ２ 】 。
３ 超 声 波 测 距 方 案 的 实 现
３ ． １ 硬 件 设计
号 并 采 取 相 应 动 作 。 系 统 主 程 序 流 程： 系 统 初 始 化 一 发 送 超 波 ’ 子
返 回１
４调 试
４ ． １ Ｉ Ｉ Ｃ总 线 调 试 系统中Ｅ Ｅ Ｐ ＲＯ Ｍ芯片和Ｐ Ｃ Ｆ ８ ５ ６ ３ 实时时钟芯片均采用Ｉ Ｉ Ｃ 总线 与单片机通信 ， 在 电路设计时采用两条Ｉ ／ ０引脚分别与Ｉ Ｉ Ｃ 的Ｓ Ｃ Ｌ 和 Ｓ Ｄ Ａ相连 ， 在程序设计 时首先根据两个器件的特性选定 了总线的通 信速率范 围。 ４ ． ２按 键 调 试 本系统中设计 了４ 个按键 。 按键的功 能在不同界面是复用的 ， 这 在程序设计上带来了一定的复杂度 。 最初按照设计 阶段的方案进行 编码 ， 程 序 运 行 时按 键 功 能 并 未 完 全 实 现 ， 总 会 出现 按键 无 响 应 和
基于单片机的超声波测距系统毕业设计论文
关键词：超声波测距仪、STC89C52单片机
1、
1.1
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。在人类文明的历次产业革命中，传感技术一直扮演着先行官的重要角色，它是贯穿各个技术和应用领域的关键技术，在人们可以想象的所有领域中，它几乎无所不在。传感器是世界各国发展最快的产业之一，在各国有关研究、生产、应用部门的共同努力下，传感器技术得到了飞速的发展和进步。但就目前技术水平来说，人们可以具体利用的传感技术还十分有限，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[1]。
其数字和波形都比较清晰稳定，操作简单.，可靠性高，具有断电存储功能，其串口可以方便用户对仪器的测试数据进行后处理及有关程序的开发。与国内同类产品相比，设计新颖合理，功能齐全，在仪器设计上有重大突破和创新，达到了国际先进水平。
目前，计算机市场价格大幅度下降，采用非一体化超声波检测仪器，计算机可发挥它一机多用的各种功能，实际上是最大的节约。过去那种全功能的仪器设置，还不如单独的超声仪，计算机可充分发挥各自特点。高智能化检测仪器只能满足检测条件，使用环境，重复性测试内容等基木情况一样，才可充分发挥其特有功能。仪器设计也应从实际情况出发，才能满足用户的要求。[13]综上所述，我国超声波仪器的研制与生产，有较大发展，有的型号已超过国外同类仪器水平目前常用的超声传感器有两大类，即电声型与流体力型。电声型主要有：1压电传感器；2磁致伸缩传感器；3静电传感器。流体动型中包括有气体与液体两种类型的哨笛。由于工作频率与应用目的不同，超声传感的结构形式是多种多样的，并且名称也有不同，例如在超声检测和诊断中习惯上都超声传感器称作探头，而工业中采用的流体动力型传感器称为“哨”或“笛”[14]。电子测距仪要求测量范围在0.10～5.00m，测量精度1cm，测量时与被测物体无直接接触，能够清晰稳定地显示测量结果。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，公式L=(△t/2)*C简单易算，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。超声波测距器，可以应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控，也可用于液位、井深、管道长度的测量等场合[15]。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。所以就顺其自然的选择用超声波探测仪来进行探测停车位是否有车了。
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综合性课程设计报告基于proteus仿真软件的超声波测距报警控制器设计院系：计算机与通信工程学院专业：电子信息工程学号：姓名：指导教师：设计时间：2012/6/27综合课程设计任务书专业：电子信息工程班级：4091603姓名：设计题目：基于proteus仿真软件的超声波测距报警控制器设计一、设计实验条件keil C和proteus仿真软件二、设计任务1)总体功能设计2)硬件电路设计3)软件设计4)工作总结三、设计说明书的内容1．设计题目与设计任务（设计任务书）2．前言（绪论）(设计的目的、意义等)3．主体设计部分（各部分设计内容、总结分析、结论等）4．结束语5．参考文献（答辩时间18周星期日晚7：30，地点：综合楼1313室）四、设计时间与设计时间安排1、设计时间：2周2、设计时间安排：熟悉实验设备、实验、收集资料：2 天设计计算、绘制技术图纸：5 天编写课程设计说明书：2 天答辩：1 天目录一、设计题目 (2)二、设计任务及要求 (3)三、设计内容 (3)1.绪论 (3)2.总体方案 (4)2.1 总体设计方案 (4)2.2超声波测距框图 (4)3.系统硬件设计 (5)3.1 硬件设计方案 (5)3.2 各主要模块的硬件设计 (6)4.系统软件设计 (10)4.1 程序设计 (10)4.2 程序流程图 (10)四、结束语 (13)五、参考文献 (13)附录A 系统仿真图 (14)附录B程序代码 (15)一、设计题目基于proteus仿真软件的超声波测距报警控制器设计二、设计任务及要求利用所学数字电子技术、信号处理、控制等技术，设计、制作并调试完成一个单片机最小化系统。
在此基础上，将最小系统与综合实验开发平台上的超声波模块、显示模块进行正确的连接（如图1.1所示），使单片机可接收超声波模块输出的测量信号，并对其进行合理的处理后，在显示模块上实时显示超声波模块与障碍物的距离。
图1.1 系统连接示意图具体要求：1、实验开发平台上的数码管可实时显示障碍物与超声波的距离信息，单位为mm；2、当测试距离大于0.5m时报警。
三、设计内容1.绪论利用超声波作为定位技术是蝙蝠等一些无目视能力的生物作为防御及捕捉猎物生存的手段，也就是由生物体发射不被人们听到的超声波(20kHz以上的机械波)，借助空气媒质传播，由被待捕捉的猎物或障碍物反射回来的时间间隔长短与被反射的超声波的强弱判断猎物性质或障碍位置的方法。
超声波是由机械振动产生，可在不同介质中以不同的速度传播。
而且超声波的速度相对于光速要小的多，其传播时间就比较容易检测。
并且超声波具有定向性好、能量集中、在传输过程中衰减较小、反射能力较强等优点，超声波传感器可广泛应用于非接触式的位置距离检测。
2.总体方案2.1 总体设计方案根据设计要求并综合各方面因素，本次设计AT89C52单片机作为控制器，用动态扫描法实现数码管显示，超声波驱动信号用单片机的定时器。
由单片机AT89C52编程产生125kHz的方波，经P3.0口连接到开发平台的超声波模块发送超声波，再经过放大电路，驱动超声波发射探头发射超声波。
发射出的超声波经障碍物反射回来后，经过P3.2口由超声波接收头接收到信号。
通过接收电路的检波放大、积分整形及一系列处理，送至单片机。
单片机利用声波的传播速度和发射脉冲到接收反射脉冲的时间间隔计算出障碍物的距离，并由单片机控制在开发平台的显示模块中显示出来。
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，因而超声波经常用于距离的测量。
利用超声波检测距离，设计比较方便，计算处理也较简单，并且在测量精度方面也能达到农业生产等自动化的使用要求。
2.2超声波测距框图单片机发出125kHZ的方波信号，经放大后通过超声波发射器输出；超声波接收器将接收到的超声波信号经放大器放大，用锁相环电路进行检波处理后，启动单片机中断程序，测得时间为t；再通过软件编程进行判别、计算，得出所测距离数并经由LED数码管显示，其原理框图如图2.1。
图2.1 超声波测距仪原理框图发射器发出的超声波以速度υ在空气中传播，在到达被测物体时被反射返回，由接收器接收，其往返时间为t。
由公式：测出的距离()mL=常温下的声速340)m感应时间2(s/(st，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，在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的，本次设计将声速设定为344m/s。
3.系统硬件设计3.1 硬件设计方案3.1.1超声波测距原理T时刻发射方波，同时启动计数器开始计时，当收到回波后，产单片机在生一个负跳变沿信号到单片机的外部中端口，单片机响应中断程序，计数器停止计数。
计算时间差，即可得到超声波在媒介中传播的时间t，由此便可计算出距离。
其时序图如图3.1所示。
图3.1 超声波时序图3.1.2硬件电路设计硬件电路的设计主要包括单片机系统及显示电路、超声波发射电路和超声波检测接收电路，报警模块四部分。
单片机采用AT89C52，使用12MHz高精度的晶振，以获得较稳定时钟频率，减小测量误差。
单片机用P3.0端口输出超声波换能器所需的125kHz的方波信号，利用外中断0口监测超声波接收电路输出的返回信号。
显示电路采用简单实用的4位共阳LED数码管，段码用P0口控制，位码用P2口控制。
3.2 各主要模块的硬件设计3.2.1 AT89C52芯片简介图3.2 A T89C52芯片管脚图AT89C52是51系列单片机的一个型号，它是ATMEL公司生产的。
A T89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RA M），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。
AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，A T89C52可以按照常规方法进行编程,但不可以在线编程(S系列的才支持在线编程)。
其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。
管脚说明：VCC：供电电压。
GND：接地。
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每引脚可吸收8TTL门电流。
当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。
在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH 编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。
并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL 门电流。
当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。
作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流，这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：P3.0 RXD(串行输入口)P3.1 TXD(串行输出口)P3.2 /INT0(外部中断0)P3.3 /INT1(外部中断1)P3.4 T0(记时器0外部输入)P3.5 T1(记时器1外部输入)P3.6 /WR(外部数据存储器写选通)P3.7 /RD(外部数据存储器读选通)P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST：复位输入。
当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
3.2.2单片机最小系统本文单片机型号为AT89C52，采用频率为12MHz晶振和两个电容组成的晶振电路，为单片机提供工作时序。
复位电路是按键电平复位，是通过使复位端经电阻与VCC电源接通而实现。
最小系统电路图如图3.2所示。
图3.3单片机最小系统3.2.3 超声波发射电路超声波发射电路原理图如图3.4所示。
发射电路主要由反相器74LS04和超声波发射换能器T构成，单片机P3.0端口输出的125kHz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R1O、R11一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。
图3.4 超声波发射电路原理图3.2.4 超声波检测接收电路集成电路CX20106A是一款红外线检波接收的专用芯片，常用于电视机红外遥控接收器。
实验证明用CX20106A接收超声波(无信号时输出高电平)，具有很好的灵敏度和较强的抗干扰能力。
VCC图3.5超声波检测接收电路3.2.5 显示电路设计显示电路采用简单实用的4位共阳LED数码管，段码用P0口控制，位码用P2口控制。
接P2.0，P2.1，P2.2，P2.3引脚的分别为千位，百位，十位，个位显示数码管。
图3.6显示电路3.2.6报警模块本系统选用单片机P1.1连接报警电路。
通过软件编程来控制蜂鸣器报警时间长短来表示所测距离是否超限。
当蜂鸣器发出报警声时，说明测得距离大于50cm。
报警电路如图3.7所示图3.7报警电路4.系统软件设计4.1 程序设计系统软件采用模块化设计，主要包括主程序设计、超声波发射子程序、LED 显示子程序设计等。
主程序首先是对系统环境初始化，设置计数器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P2清0。
然后调用超声波发生子程序送出一个超声波脉冲，打开外中断0接收返回的超声波信号。
测出距离后结果将以十进制BCD码方式送往LED显示约5ms，然后再发超声波脉冲重复测量过程。