基于单片机的超声波测距仪
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。
基于单片机的超声波测距仪设计
研究方向：机电一体化、嵌入式开发； 程鹏（1964—），男，辽宁沈阳人 , 本科，工程师，研
究方向：机电一体化、电路开发与设计。 （收稿日期：2021-05-07 修回日期：2021-05-29）
( 上接第 175 页）
块之间采用 TCP/IP 协议进行通信，并从网关需求分析出发， 对每个模块进行分层设计，并针对 Modbus 设备控制模块进行 设计，对系统进行功能测试，满足设计要求。
3 软件工作流程
为了完成对超声波测距仪的测试，依据硬件总体设计， 制定了主程序工作流程和超声波测距工作流程，见图 2 和图 3 所示。
图 3 超声波测距工作流程图
4 测试结果及分析
将硬件电路依据设计电路图焊好，利用仿真软件将程序 下载和调试，然后对系统进行整体测试的测量数据误差如表 1 所示。校准硬件电路后，多次测量距离为 10 ～ 240 cm 内的 平面物体，测试结果显示实际距离与数据测量值差值最大为 3 cm，最小解析度为 1 cm，测距盲区小于 15 cm，具有良好的 重复性。进一步，我们对测试误差进行了分析，发现测试误 差产生的原因主要有两个，一是当地的声速。由于超声波的 传播速度与媒介的温度、密度和成分比例等因素有关，当地 声速的存在会影响超声波的测距精度，因此，当地声速的准 确获取有助于提高超声波测量精度。二是超声波在空气介质 的传播存在明显的衰减。频率的增加有助于改善超声波的指 向性，但是超声波的衰减速度将会随着频率的增加而加快， 因此必须对接收的信号进行充分的放大处理，才能正确地根 据捕获到的第一个回波来计算接收时间，否则会对超声波测 量精度造成影响。
1 超声波测距工作机理
超声波具有指向性强、耗能低、传输路径长等优势。通 常将超声波信号转为其他信号的传感器称为超声波传感器。 超声波在穿过各种介质时的穿透效果较强，当超声波触碰到 外界异物和分界时会反射回波，而触碰到移动物体时，则引 起多普勒波动效应。声波幅值法、相位法以及往返时间法等 都是超声波测距的主要检测方法，其工作机理是超声波传感
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1. 引言超声波测距仪（Ultrasonic Distance Sensor）是一种常用的测距设备，通过发送超声波脉冲并接收其反射信号来测量目标与测距仪之间的距离。
本报告将详细介绍基于stm32单片机的超声波测距仪的设计过程。
2. 设计原理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和反射特性来计算目标物体与测距仪之间的距离。
其中，stm32单片机作为测距仪的控制核心，通过发射超声波脉冲并测量接收到的回波时间来计算距离。
2.1 超声波传播速度超声波在空气中的传播速度约为340m/s，可以通过测量超声波往返的时间来计算出距离。
2.2 超声波反射信号当超声波遇到障碍物时，会产生反射信号，测距仪接收到这些反射信号并测量其时间差，再通过计算即可得到距离。
3. 硬件设计本设计使用stm32单片机作为核心控制器，并搭配超声波发射器和接收器模块。
3.1 超声波发射器超声波发射器负责产生超声波脉冲，并将脉冲信号发送到待测物体。
3.2 超声波接收器超声波接收器负责接收从物体反射回来的超声波信号，并将其转换为电信号。
3.3 stm32单片机stm32单片机作为测距仪的核心控制器，负责发射超声波脉冲、接收反射信号并计算距离。
4. 软件设计本设计涉及的软件设计包括超声波信号发射、接收信号处理和距离计算等。
4.1 超声波信号发射使用stm32单片机的GPIO口控制超声波发射模块，产生一定频率和周期的脉冲信号。
4.2 接收信号处理通过stm32单片机的ADC模块，将超声波接收器接收到的模拟信号转换为数字信号，并对信号进行处理和滤波。
4.3 距离计算根据接收到的超声波反射信号的时间差，结合超声波的传播速度，使用合适的算法计算出距离。
5. 实验结果与分析经过实际测试，基于stm32单片机的超声波测距仪达到了预期的效果。
能够精确测量目标与测距仪之间的距离，并显示在相关的显示设备上。
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。
基于单片机的超声波测距系统实验报告
基于单片机的超声波测距系统实验报告一、引言超声波测距系统是一种基于超声波工作原理的测距技术，主要通过发送超声波信号并检测回波信号来测量目标物体与传感器之间的距离。
本实验旨在通过使用单片机搭建一个基于超声波的测距系统，通过实际测量和数据分析来验证其测距的准确性和可靠性。
二、原理超声波测距系统主要包括超声波发射器、超声波接收器和单片机控制系统三部分。
其中，超声波发射器产生超声波信号，通过空气传播到目标物体上并被反射回来；超声波接收器接收到反射回来的超声波信号，并将其转化为电信号输出；单片机控制系统通过控制超声波发射器的发射与接收的时间来计算距离。
三、实验步骤1.搭建硬件连接：将超声波发射器和接收器分别连接到单片机的GPIO引脚，并通过电阻和电容进行滤波处理。
2.编写控制程序：通过单片机控制程序，设置超声波发射器引脚为输出模式，将其输出高电平信号一段时间后再拉低；设置超声波接收器引脚为输入模式，并通过中断方式检测接收到的超声波信号，计算时间差并转换为距离值。
3.进行实际测量：将超声波发射器和接收器对准目标物体，启动测量程序并记录距离值。
4.多次实验并计算平均值：为了提高测距的准确性，进行多次实验并计算多次测量结果的平均值。
四、实验结果和讨论通过多次实验测量，我们得到了如下结果：测量1距离为30cm，测量2距离为31cm，测量3距离为29cm。
将这些结果进行平均，得到最终距离结果为30cm。
通过与实际测量的距离进行对比，我们发现测量结果基本与实际距离相符，误差控制在可接受范围内。
这表明我们搭建的基于超声波的测距系统具有较好的测距准确性和可靠性。
然而，我们也发现在一些特殊情况下，例如目标物体表面有较强的吸收或反射能力时，测量结果可能会出现误差。
这是因为超声波在传播过程中会受到传播介质和目标物体的影响，从而引发信号衰减或多次反射等现象。
在实际应用中，我们需要根据具体情况进行系统的优化和调整，以提高测距的精确度。
(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
目录第一章绪论 (1)1.1 嵌入式系统简介 (1)1.2 研究背景及意义 (1)第二章超声波测距仪简介 (2)第三章原理图设计............................................... .3第四章 PCB设计 (6)第五章程序设计及作品展示................. (7)5.1 程序设计框图 (7)5.2 作品展示 (8)5.3 源代码 (9)总结 (19)第一章绪论1.1 嵌入式系统简介随着电子技术的快速发展，特别是大规模集成电路的产生而出现的微型机，使现代科学研究得到了质的飞跃，而嵌入式微控制器技术的出现则给现代工业控制领域带来了一次新的技术革命。
由嵌入式微控制器组成的系统，最明显的优势就是可以嵌入到任何微型或小型仪器、设备中。
嵌入式系统被定义为：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统，对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统[1]。
嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术、电子技术和各个行业的具体应用相结合后的产物，这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。
嵌入式系统是以嵌入式计算机为技术核心，面向用户、面向产品、面向应用，软硬件可裁减的，适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统[2]。
和通用计算机不同，嵌入式系统是针对具体应用的专用系统，目的就是要把一切变得更简单、更方便、更普遍、更适用；它的硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣、去除冗余，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能。
嵌入式系统通常由嵌入式处理器、外围设备、嵌入式操作系统和应用软件等极大部分组成1.2 研究背景及意义超声波是一种在弹性介质中的机械振荡，它是由与介质相接触的振所引起的，其频率在20kHz以上，是人耳听不到的一种声波，传播速度仅为光波的百万分之一，纵向分辨率较高。
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
基于单片机的超声波测距在现代科技的快速发展中，距离测量技术在众多领域都有着至关重要的应用。
从工业生产中的自动化控制，到日常生活中的汽车倒车雷达，再到机器人的自主导航，准确的距离测量都是实现这些功能的关键。
而基于单片机的超声波测距技术，以其高精度、非接触式测量、成本低等优点，成为了一种广泛应用的距离测量方法。
超声波测距的原理其实并不复杂。
它是利用超声波在空气中的传播速度恒定这一特性，通过测量超声波从发射到接收的时间间隔，再根据速度与时间的关系计算出距离。
就好比我们向远处喊一声，然后根据听到回声的时间来估算我们与障碍物之间的距离。
在这个过程中，单片机扮演着“大脑”的角色。
它负责控制超声波的发射和接收，精确测量时间间隔，并进行数据处理和计算，最终得出距离值。
为了实现这一功能，我们需要一系列的硬件和软件支持。
先来说说硬件部分。
首先是超声波传感器，这是整个系统的“眼睛”和“耳朵”，负责发射和接收超声波信号。
常见的超声波传感器有收发一体式和收发分体式两种。
收发一体式传感器结构紧凑，使用方便；收发分体式传感器则在某些特定场景下能够提供更好的性能。
然后是驱动电路，它的作用是为超声波传感器提供足够的能量，使其能够发射出强度足够的超声波信号。
接下来是接收电路，用于将传感器接收到的微弱信号进行放大、滤波等处理，以便单片机能够准确识别。
单片机则是整个系统的核心，负责协调各个部分的工作，并进行数据处理和计算。
此外，还需要一些辅助电路，如电源电路、晶振电路等，为整个系统提供稳定的电源和时钟信号。
再看看软件部分。
编写单片机程序是实现超声波测距功能的关键。
在程序中，首先需要初始化各个硬件模块，设置相关的寄存器和参数。
然后，通过控制单片机的引脚，产生一定频率和脉冲宽度的信号，驱动超声波传感器发射超声波。
在发射的同时，启动定时器开始计时。
当传感器接收到回波信号时，触发中断，停止定时器，并读取计时值。
根据计时值和超声波在空气中的传播速度，就可以计算出距离。
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。
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2020年4月3日
合肥师范学院2016届本科毕业论文（设计）答辩
⑴ 测量范围：0.02m-4m。 ⑵ 测量精度：1cm。 ⑶ 1602液晶显示测量结果。 ⑷ 可设置报警值，报警值可以断电保存。 ⑸ 当小于报警值时，蜂鸣器鸣叫。
设置两个报警值参数，使其可以在 测量范围内得到有效测量；加入温 度补偿电路。
2020/4/3
合肥师范学院2016届本科毕业论文（设计）答辩
2020/4/3
D E 灯 D L 3 K 1E R1 C D DR C CD V E CN VG L 456 SW1 123 源 电 BEEP1 0 5 5 1 8 DC 器 QS NC GV 鸣 1 蜂JDC5.5 R E Z Z U B D N G 3 0 1 2 D R N DDC G NNC C GGV C V 波 D N G 4 01234567 SWN 00000000 Echo 声 PPPPPPPPRRE 3ECHO Trig 0123456 2TRIG 1234567891111111 VCC 超 1 C S01234567 AK CON C W RDDDDDDDD 2 CVE V VSSR 0 V 6 1 LCD1602 HC-SR04 1 D C L1602液晶 2 U 3 0 1 C C 123456789 1 V R R E OZ HZD 01234567 CUE 00000000 C PPPPPPPPETRIGBL C V 12345678901234567890 22222222233333333334 0123456776543210 A EC 2222222200000000 E LC PPPPPPPPPPPPPPPP AV PSEN 统 123 系 KKK 小 STC89C52 21 LL AAD 1123 01234567 TTN 11111111 UKKK最 PPPPPPPPRESETP30/RXDP31/TXDP32/INT0P33/INT1P34/T0P35/T1P36/WRP37/RDXXG 键 123456789 01234567890 11111111112 按 123SWN D KKKRRE N G D N 3 F G C p 0 D 3 N G M 1 2 F 1 X u 1 0 K 4 C1 0 R1 DC NC F GV p 2 0 C3
合肥师范学院2016届本科毕业论文（设计）答辩
程序总体流程图
合肥师范学院2016届本科毕业论文（设计）答辩
实际测量图
2020/4/3
实验数据记录
合肥师范学院2016届本科毕业论文（设计）答辩
2020/4/3
合肥师范学院2016届本科毕业论文（设计）答辩
2020/4/3
测量精度有限。该测距仪测量精度 为1cm，这就难免会造成误差。
合肥师范学院2016届本科毕业论文（设计）答辩
论文结构和主要内容
01 研究背景、现状及发展趋势 02 系统软硬件设计
03 数据记录与分析 04 总结和展望
2020年4月3日
合肥师范学院2016届本科毕业论文（设计）答辩
研究背景、现状及发展趋势
研究背景：
传统测距方法VS超声波测距方法
研究现状及发展趋势：
2020年4月3日
合肥师范学院2016届本科毕业论文（设计）答辩
HC-SR04超 声波传感器
按键模块
电源模块
单片机最 小系统
液晶模块 蜂鸣器模块
LED模块
2020年4月3日
合肥师范学院2016届本科毕业论文（设 报警电路 按键输入电路 超声波模块电路 1602液晶显示电路
超声波模块自身尺寸带来的影响。
周围环境温度的影响。温度大小 会影响到超声波传播速度。 测量过程中，超声波模块产生倾 斜，与目标物所在平面不平行。
合肥师范学院2016届本科毕业论文（设计）答辩
合肥师范学院2016届本科毕业论文（设计）答辩
总结与展望
通过设计提高了对单片机的认识，掌 握了单片机外围扩展电路设计。在实 际程序设计和调试中，逐步掌握模块 化程序设计方法和调试技术，最终设 计得以完成，达到了预期效果。