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超声波测距系统

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超声波测距系统
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引言
目录
系统设计
引言
超声波测距是一种非接触式的测量方法，具有精度高、可靠性强、
对环境适应性强等优点
本设计以51单片机为核心，利用超声波传感器进行距离测量，实现成
本系统主要由51单片机、超声波传感器、显示模块和电源模块组成
电路连接
系统设计
将超声波传感器的Trig和 Echo分别连接到51单片机的 P1.0和P1.1口将LCD显示屏的RS、RW和E分别连接到51单片机的P0.0、 P0.1和P0.2口
电源模块通过杜邦线连接到 51单片机和超声波传感器：为它们提供工作电压
系统设计
软件设计
主要步骤
初始化：包括初始化LCD显示屏和超声波传感器发送超声波：通过51单片机的P1.0口发送一个10微秒的脉冲信号，触发超声波传感器发送超声波
THANKS
系统设计
接收回声：超声波传感器接收到回声后，通过P1.1口将信号发送到51单片机
计算距离：51单片机接收到回声信号后，根据超声波传感器的工作原理，计算出距离
显示结果：将计算出的距离通过LCD显示屏显示出来
系统设计
主要代码
由于代码较长，这里只给出部分关键代码，具体可以参考以下示例代码
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51单片机：作为系统的核心，负责处理和发送超声波传感器的信号，并控制显示模块显示距离信息
超声波传感器：采用HC-SR04型号，该传感器具有测量范围广、精度高等优点。其工作原理是利用超声波的回声进行距离测量显示模块：采用LCD显示屏，用于实时显示测量得到的距离信息电源模块：为整个系统提供稳定的工作电压

具有温度补偿功能的超声波测距系统设计

１引言
２超声波测距系统原理
超声波测距与红外线、激光测距相比，其对外界电磁
超声波测距系统如图１所示。硬件主要有：超声波发
场、光线及色彩敏感度低，更适于电磁干扰强、有毒、黑暗、射电路、超声波接收电路、温度检测电路、ＡＴ８９Ｃ５１单片机
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｏｖｅｒｃｏｍｅｔｈｅｅｒｒｏｒｏｆｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｒａｎｇｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｕｓｅｓｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｅｎｓｏｒＤＳ１８Ｂ２０ｔｏａｃｑｕｉｒｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄａｔａｉｎｔｉｍｅ．Ｗｈｅｎｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｃｈａｎｇｅｓ，ｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｅｎｓｏｒＤＳ１８Ｂ２０ｅｘｔｒａｃｔｓｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｃｏｒｒｅｃｔｓｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｕｓｉｎｇｔｈｅｃｏｍｐｕｔｅｒｔｉｍｅｌｙａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｃ０ｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｗａｖｅｔｏｃｏｒｒｅｃｔｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｅｒｒｏｒｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙｔｈｅｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｒａｎｇｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．ＴｈｅｓｙｓｔｅｍｔａｋｅｓｓｉｎｇｌｅｃｈｉｐＡＴ８９Ｃ５１ａｓｔｈｅｃｏｒｅ，ａｎｄｄｅｓｉｇｎｓｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ，ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎａｎｄｒｅｃｅｐｔｉｏｎａｎｄｏｔｈｅｒｈａｒｄｗａｒｅｃｉｒｃｕｉｔｓａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅｐａｒｔｓ．Ｔｈｅｔｅｓｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｓｙｓｔｅｍｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙａｖｏｉｄｔｈｅｅｒｒｏｒｓｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎｔｈｅｒａｎｇｉｎｇｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｃｃｕｒａｃｙｕｐｔｏ１．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｒａｎｇｉｎｇ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ；ＡＴ８９Ｃ５１；ＤＳ１８Ｂ２０

超声波测距设计方案

超声波测距设计方案1. 概述超声波测距是一种利用超声波传感器对目标物体进行距离测量的技术。

它具有非接触、精度高、速度快等优点，广泛应用于工业自动化等领域。

本设计方案旨在实现一个基于Arduino的超声波测距系统，可以测量距离在2cm~400cm之间的目标物体，并将结果显示在液晶屏上，以方便用户观察和使用。

2. 系统组成本系统由硬件和软件两部分组成，硬件系统包括超声波传感器、Arduino主控板、液晶屏、电源等部分；软件系统包括Arduino的程序。

2.1 超声波传感器超声波传感器是本系统中最关键的部分，它通过发射超声波信号并接收回波信号，测量目标物体与传感器的距离。

常用的超声波传感器有HC-SR04、JSN-SR04T等型号，本设计方案使用HC-SR04超声波传感器。

2.2 Arduino主控板Arduino是一种开源的嵌入式系统，具有方便、易用、可扩展等特点，可以实现各种各样的控制任务。

本设计方案使用Arduino UNO主控板，它是一种基于ATmega328P芯片的开发板，具有丰富的接口和较高的性能和稳定性。

2.3 液晶屏液晶屏是显示距离测量结果的部分，本设计方案采用16*2字符型液晶屏，能够显示2行16个字符，显示结果清晰、直观。

2.4 电源本系统采用外接直流电源供电，电压为5V，可以通过USB接口或外部电源插头供电。

3. 系统原理本系统的测距原理基于超声波传感器发射超声波信号并接收回波信号的原理。

当超声波传感器发射超声波信号后，信号会以声速传播在空气中，当遇到目标物体后，部分波信号会被目标物体反射回来，形成回波信号，超声波传感器接收到回波信号后，再通过计算超声波信号的来回时间、声速等参数，便可以计算出目标物体与传感器的距离。

4. 系统设计超声波传感器通过接口连接到Arduino主控板，并需要外接电源，具体接线图如下所示：超声波传感器 VCC -> Arduino 5V液晶屏 RW -> Arduino GND整个系统的软件设计主要包括两部分，一部分是超声波测距的程序，另一部分是液晶屏显示的程序。

超声波测距系统的设计

超声波测距系统的设计引言：一、硬件设计：1.选择传感器：超声波传感器是测距系统的核心部件，通常采用脉冲法进行测量。

在选择传感器时，应考虑工作频率、测量范围、精度和稳定性等参数，并根据实际需求进行选择。

2.驱动电路设计：超声波传感器需要高频信号进行激励，设计驱动电路时需要根据传感器的工作要求来设计合适的电路，保证信号稳定且能够满足传感器的工作需求。

3.接收电路设计：超声波传感器产生的脉冲回波需要经过接收电路进行信号放大和滤波处理，设计接收电路时需要考虑信号放大的增益、滤波器的截止频率以及抗干扰能力等因素。

4.控制板设计：控制板是超声波测距系统中的核心控制器，负责控制测距过程、数据处理以及通信等功能。

在设计控制板时，应根据系统的要求选择合适的微控制器或单片机，并设计合理的电路布局和电源电路。

二、软件编程：1.驱动程序开发：根据传感器的规格书和数据手册，编写相应的驱动程序，实现对超声波传感器的激励和接收。

2.距离计算算法开发：通过测量超声波的往返时间来计算距离，根据声速和时间的关系进行距离计算，并根据实际情况对计算结果进行修正。

3.数据处理和显示：根据实际需求，对测量得到的距离进行处理，并将结果显示在合适的显示设备上，如LCD屏幕或计算机等。

4.数据通信：如果需要将测量结果传输至其他设备或系统，则需要编写相应的数据通信程序，实现数据的传输和接收。

三、系统测试与优化：1.测试传感器性能：测试测距系统的稳定性、精度和灵敏度等性能指标，根据测试结果对系统参数进行优化和调整。

2.系统校准：超声波测距系统可能受到环境温度、湿度和声速等因素的影响，需要进行校准以提高测量精度。

3.系统集成与实际应用：将超声波测距系统与实际应用场景进行集成，进行实际测试和验证。

总结：超声波测距系统的设计包括硬件设计和软件编程两个方面，其中硬件设计主要包括传感器选择、驱动电路设计和接收电路设计等；软件编程主要包括驱动程序开发、距离计算算法开发、数据处理和显示以及数据通信等。

超声波测距设计毕业设计

超声波测距设计毕业设计一、引言距离测量在许多领域都具有重要的应用，如工业自动化、机器人导航、汽车防撞等。

超声波测距作为一种非接触式的测量方法，具有测量精度高、响应速度快、成本低等优点，因此在实际工程中得到了广泛的应用。

本次毕业设计旨在设计一种基于超声波的测距系统，实现对目标物体距离的准确测量。

二、超声波测距原理超声波是一种频率高于 20kHz 的机械波，其在空气中的传播速度约为 340m/s。

超声波测距的原理是通过发射超声波脉冲，并测量其从发射到接收的时间间隔，然后根据声速和时间间隔计算出目标物体与传感器之间的距离。

假设发射超声波脉冲的时刻为 t1，接收到回波的时刻为 t2，声速为c，距离为 d，则距离 d 可以通过以下公式计算：d ＝ c ×（t2 t1) ／ 2三、系统硬件设计（一）超声波发射模块超声波发射模块主要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，驱动电路则提供足够的功率和电压来驱动换能器工作。

（二）超声波接收模块超声波接收模块主要由超声波换能器、前置放大器、带通滤波器和比较器组成。

换能器将接收到的超声波信号转换为电信号，前置放大器对信号进行放大，带通滤波器去除噪声和干扰，比较器将信号整形为方波信号。

（三）控制与处理模块控制与处理模块采用单片机作为核心，负责控制超声波的发射和接收，测量时间间隔，并计算距离。

同时，单片机还可以将测量结果通过显示模块进行显示，或者通过通信模块与上位机进行通信。

（四）显示模块显示模块用于显示测量结果，可以采用液晶显示屏（LCD）或数码管。

（五）电源模块电源模块为整个系统提供稳定的电源，包括 5V 和 33V 等不同的电压等级。

四、系统软件设计（一）主程序流程系统上电后，首先进行初始化操作，包括单片机的初始化、定时器的初始化、端口的初始化等。

然后进入主循环，不断地发射超声波脉冲，并等待接收回波。

当接收到回波后，计算距离，并进行显示或通信。

具有温度补偿功能的超声波测距系统设计

具有温度补偿功能的超声波测距系统设计超声波测距系统运行过程中，环境温度会对测距系统的测量精度造成较大影响，为了降低环境温度波动对超声波测距系统精确度的影响，需要在测距系统中增加温度补偿系统。

在具有温度补偿功能的超声波测距系统设计中，本文以单片机为控制核心，并使用温度传感器进行环境温度测量，从而实现在不同环境温度下的超声波波速确定，提高测量精度。

标签：温度补偿；超声波测距系统；单片机0 引言相较于其他测距方式，超声波测距具有更高的电磁抗干扰能力，并且对空气质量和环境光照强度要求更低，另外由于超声波测距属于非接触测距技术，用途更加广泛，同时超声波测距系统可靠性更高，制造运行所需的成本更低，当前已经取得广泛使用。

但是超声波对温度较为敏感，通过研究发现，当环境温度升高1℃时，声速下降0.607m/s。

1 超声波测距系统工作原理超声波测距系统工作过程中，由超声波发射系统发出超声波，由接收系统接收反射回的超声波，当超声波发出后，测距系统中的计数器开始同步工作，当接收器接收到第一个反射信号后，计时停止，通过当前环境温度下的声速与计时时间的相乘计算即可实现距离测量。

而要确定不同环境温度下的声速，可以通过以下公式确定声速：在超声波测距系统设计中，可以将声速公式代入到距离计算公式中，则可通过环境温度和计时时间确定距离。

在具有温度补偿功能的超声波测距系统设计中，在超声波测距系统中加入温度传感器，并将测得的环境温度传入单片机，由单片机中的程序进行距离计算，通过显示屏进行距离显示，在系统运行中，由于充分考虑了环境温度因素，所以可以极大提升超声波测距系统的精确度[1]。

2 具有温度补偿功能的超声波测距系统设计2.1 温度补偿系统设计温度补偿系统中最重要的就是温度传感器选取和与系统的连接，需要保证温度传感器有较高的灵敏度和较强的抗干扰能力，在完成温度测量后，将测量值输入单片机中，由相关程序进行距离计算。

本文选取了DS18B20温度传感器，传感器结构为两条数据总线，这两条总线能够实现温度转换和数据传输功能，在温度传感器运行过程中，可以将数据总线直接与单片机进行连接，将测量到的数据输入单片机中，在该过程中不需进行A/D转换，并且另一条数据线用于传输温度转换指令和读写指令。

教学项目10超声波测距系统设计

教学项目10超声波测距系统设计超声波测距系统是一种基于超声波传感技术，通过发送超声波脉冲并接收反射回来的超声波脉冲，从而测量目标物体与传感器之间的距离。

本教学项目旨在教授如何设计和实现一个简单的超声波测距系统。

以下是该项目的详细步骤：1.材料准备：- Arduino Uno控制板-超声波传感器模块（如HC-SR04）-面包板-杜邦线2.连接电路：- 将Arduino Uno控制板插入面包板，并让其稳固地固定在面包板上。

- 使用杜邦线将超声波传感器模块连接到Arduino Uno控制板上，确保正确连接，VCC与5V引脚相连，Trig与9引脚相连，Echo与10引脚相连，GND与GND引脚相连。

3.编写代码：- 打开Arduino开发环境，创建一个新的空白文件。

-编写代码以初始化引脚，并定义距离变量。

-编写一个函数来测量距离，该函数将使用超声波发送脉冲并接收回来的脉冲，并计算出目标物体与传感器之间的距离。

-在主循环中调用测量函数，并将测量结果打印到串行监视器中。

以下是一个示例代码：```c++const int trigPin = 9;const int echoPin = 10;void setupinMode(trigPin, OUTPUT);pinMode(echoPin, INPUT);Serial.begin(9600);void loolong duration, distance;digitalWrite(trigPin, LOW);delayMicroseconds(2);digitalWrite(trigPin, HIGH);delayMicroseconds(10);digitalWrite(trigPin, LOW);duration = pulseIn(echoPin, HIGH);distance = duration * 0.034 / 2;Serial.print("Distance: ");Serial.print(distance);Serial.println(" cm");delay(1000);```4.上传代码：- 将Arduino Uno控制板通过USB连接到电脑。

超声波测距系统设计

目录1 绪论 (3)1.1 课题研究背景 (3)1.2 课题设计目的及意义 (3)1.3 课题设计任务与要求 (3)2 方案选择的论证和选择 (5)2.1 设计方案一 (5)2.2 设计方案二 (5)2.3 方案设计三 (6)3 设计原理 (7)4 硬件设计 (8)4.1 整体电路设计 (8)4.2超声波测距系统设计 (9)4.2.1 超声波发射器的注意事项 (9)4.2.2 超声波发射与接收装置 (10)4.3 显示电路设计 (11)4.4 稳压电源设计 (12)4.5硬件电路设计优化 (13)4.5.1 提高测距的范围 (13)4.5.2 发射探头和接收探头间的影响 (13)4.5.3 超声波的衰减 (14)4.5.4 系统干扰因素 (14)5 软件设计流程图 (17)5.1 主流程图 (17)5.2 温度读取程序 (17)5.3 LCD显示程序 (18)5.4 外中断服务程序 (19)5.5 超声波发射接收程序 (19)5.6 键扫子程序 (20)6设计心得 (21)参考文献 (22)附录 (23)程序清单 (23)1 绪论1.1 课题研究背景超声波是指频率在20kHz以上的声波，它属于机械波的范畴。

近年来，随着电子测量技术的发展，运用超声波作出精确测量已成可能。

随着经济发展，电子测量技术应用越来越广泛，而超声波测量精确高，成本低，性能稳定则备受青睐。

超声波是指频率在20kHz以上的声波，它属于机械波的范畴。

超声波也遵循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。

一般的超声波测距仪可用于固定物位或液位的测量，适用于建筑物内部、液位高度的测量等。

1.2 课题设计目的及意义日常生活应用发面：人们生活水平的提高，城市发展建设加快，城市车辆逐渐增多，因为停车不当而造成的交通事故也越来越多。

超声波测距系统设计

超声波测距系统设计一、设计原理超声波测距原理基于声波的传播速度和时间的关系。

声波在空气中传播的速度约为343m/s。

当声波发射到目标物体上后，部分声波会被目标物体反射回来。

通过测量声波从发射到接收的时间差，再乘以声速即可计算出目标物体与传感器的距离。

二、硬件设计1.超声波发射器：超声波发射器是实现超声波测距的关键部件，它负责产生超声波脉冲并将其发射出去。

常用的超声波发射器是压电传感器，它具有快速响应、高灵敏度等特点。

2.超声波接收器：超声波接收器用于接收从目标物体反射回来的超声波，并将其转化为电信号。

同样，压电传感器也可以用作超声波接收器。

3.控制电路：控制电路负责控制超声波发射器和接收器的工作。

例如，它可以通过控制超声波发射器的工作时间来产生超声波脉冲。

同时，控制电路还需要接收超声波接收器输出的电信号，并通过计时器来测量声波从发射到接收的时间差。

4.显示屏：显示屏用于显示测距结果，通过显示屏可以直观地观察到目标物体与传感器的距离。

三、软件设计1.信号处理：在接收到超声波接收器输出的电信号后，需要对信号进行处理。

通常情况下，控制电路会将接收到的信号由模拟信号转换为数字信号。

然后，可以使用特定的算法对数字信号进行处理，例如滤波、峰值检测等，以获取稳定的距离数据。

2.距离计算：根据声波从发射到接收的时间差和声速，可以计算出目标物体与传感器的距离。

计算公式为：距离=速度×时间差。

3.结果显示：最后，将计算得到的距离结果显示在屏幕上，用户可以直接观察到距离结果。

四、总结超声波测距系统是一种简单、实用的测距技术。

通过合理的硬件设计和严密的软件设计，可以实现可靠、准确的测距功能。

同时，超声波测距系统还具有成本低、测量范围广等优点，被广泛应用于自动控制、车辆定位和智能机器人等领域。

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。

低功耗超声波测距系统的设计

ＭＳ４０Ｐ３
一
、
概述
超声波测距是目前普遍使用的测量技术之一。超声波测距的原理是利用超声波
降至０ｚ则这俘获比可降至６Ｂ因此调在介质中传播损耗小、Ｈ，ｄ，速度快等特点，利用超声波换能器（电能转换成声能）向被测物体表面垂直发射超声波．在发射的同时开始计时。超声波到达被测物体表面后产生回波信号，并被超声波换能器接收，当换能器接收到反射波时立刻停止计时，这样就可以测得超声波在该介质中的传播时间Ｔ根据超声波在介质中的传播速度和传。
图２。
图１Ａ４１ＭＳ４０单片机的接口Ｄ２与Ｐ３
Ａ４１ＣＯＫＤＴＤ２的ＬＣ、ＡＡ和ＬＴＨ端：在ＣＯＫ信号的上升ＡＣＬＣ沿，数据按由高位到低位的顺序，被装载到Ａ４１Ｄ２内部的输入移
２ｏ第期Ｉｌ＿ ■ ０年５ｌＩｌ１
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回波信号，也能对回拨过程中的信号进行滤波，使接收到的回
波信号滤除干扰，便于单片机的ＡＤ采样。整个系统的结构见／
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指相邻两台调频电波到达某一点的场强差，
分别为１ｄ、ｄ、ｄ。如图３５Ｂ６Ｂ３Ｂ所示．、ＡＢ两台发射的调频电波场强在Ｈ点、Ｈ点相差１ｄ；Ｇ点、５Ｂ在Ｇ点相差６Ｂ在ＬＬｄ；点

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超声波测距系统在物联网和机器人等领域有着广泛的应用。

超声波作为一种非接触的测量方式，可以有效地避免物体表面的污染，适用于各种环境下的距离测量。

本文将介绍基于单片机的超声波测距系统的设计方法。

超声波测距的原理超声波测距是基于声波传播时间的测量。

超声波发射器发出超声波，经物体反射后被接收器接收。

根据声波的传播速度和接收时间，可以计算出超声波的传播距离。

常用的超声波频率为40kHz左右，其传播速度约为340m/s。

单片机与超声波测距在超声波测距系统中，单片机作为主控制器，负责控制整个系统的运行。

它接收来自超声波发射器的信号，触发超声波的发送，并计时等待超声波的返回。

当超声波被接收器接收时，单片机通过计算时间差来计算距离。

距离计算距离计算公式为：距离 =声速×时间差 / 2。

在系统中，声速是已知量，因此关键是准确测量时间差。

单片机通过计时器来精确测量从超声波发射到接收的时间，从而计算出距离。

误差分析超声波测距系统可能出现的误差主要有以下几种：1、计时器计时误差：这是时间测量误差的主要来源。

为提高计时精度，可以使用高精度的计时器或者采取软件滤波算法来降低误差。

2、声速误差：由于环境温度、湿度等因素的影响，声速可能会发生变化，从而影响测量结果。

可以通过引入温度传感器来对声速进行补偿，以减小误差。

3、反射面误差：由于被测物体的表面形状和质地等原因，超声波可能无法完全反射回来，导致测量结果偏小。

为减少误差，可以在发射端和接收端加装角度调节装置，使超声波尽量垂直于被测物体表面。

应用实例以下是一个基于单片机的超声波测距系统的设计实例：1、硬件选择：选用STM32F103C8T6单片机作为主控制器，并选用HC-SR04超声波传感器作为超声波发射和接收器。

该传感器具有外接和控制电路简单、性能稳定、可靠性高等优点。

2、硬件连接：将超声波传感器的Trig和Echo引脚分别连接到单片机的GPIO口，以控制超声波的发射和接收。

(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STC89C52RC的超声波测距系统设计

ｐｅｉｏｎｅｔｒａａｔｂｌｙｒｃｓｎａｄｂｔｄｐａｉｔ９２ＲＣ；ｔａｏｎｃｗａｅ；ｓａｅｍｅｓｅ；ｅｐｒｔｅｃｍｐｅａｉｕｌｓｉｖｄｉｔｎｃａｕｒｔｍｅａｕｒｏｒｎｓｔｏｎ
０引言
超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传
播的距离较远，因而经常被用于距离的测量。超声
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，因而其准确度液较其他方法为高。而且超声波传感器具有结构简单、体积小、信号处理可靠等
ｂｙｋｅｂｏａｄｓａｙｒｃｎ，ｔｍｅｏｕｎｔｒｉｔａｉａｉｉｒｏｒｃｅｎｉｉｌｚｔｏｎ，ｓｎｄｉｔａｏｎｉｓｅｎｇｕｌｒｓｃｕｂｐｏｇａ，ｉｅｒｔｓｒｃｏｕｉａｒｒｍｎｔｒｕｐｅｖｉｅｒｔｎｅｎｄｄｙａｉｉｐａｕｒｇａ．Ａｔｔａｅｔｍｅ，ｉｏｄｅｏｉｐｒｖｅｔｃｕｒｃｈｅｕｌｒｓｉａｎｍｃｄｓｌｙｓｂｐｏｒｍｈｅｓｍｉｎｒｒｔｍｏｈｅａｃａｙｏｆｔｔａｏｎｃｒｎｇｅｓｔｍｈａｙｓｅｔｔｔｅｐｅａｕｒｎｄｃｒｅｔｔｐｅｄｏｈｅｕｌｒｓｈｅｔｍｒｔｅａｏｒｃｈｅｓｅｆｔｔａｏｕｎｄ．Ｔｈｅｍｅｓｅｒｓｔｈａｕｒｅｕｌｓｓｏｗｈｔｔｙｔｍａｂｔｉｇｒｔａｈｅｓｓｅｃｎｏａｎｈｉｈｅ

超声波测距系统设计(新图)

超声波测距系统设计1. 课程设计目的通过《传感器及检测技术》课程设计，使我们掌握传感器及检测系统设计的方法和设计原则及相应的硬件调试的方法。

进一步理解传感器及检测系统的设计和应用。

2. 内容及要求2.1 设计内容设计一个超声波测距系统，通过超声测距仪的原理是根据超声波遇到障碍物反射回来的特性进行测量的。

超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即中断停止计时。

通过不断检测产生波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射超声波和接收到回波的时间差T，然后求出距离L。

基本的测距公式为：L=(△t/2)*C式中L——要测的距离T——发射波和反射波之间的时间间隔C——超声波在空气中的声速，常温下取为340m/s声速确定后，只要测出超声波往返的时间，即可求得L。

2.2 设计要求本次设计采用40KHz的超声波发射和接收传感器测量距离。

可采用发射和接收之间的距离，也可将发射和接收平行放在一起，通过反射测量距离。

实现功能要求：(1) LED数码管显示测量距离，精确到小数点后一位（单位：cm）。

(2) 测量范围：30cm～200cm，(3) 误差＜0.5cm。

(4)确保系统的可靠性。

3．系统工作原理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L=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。

因为本系统测距精度要求很高，误差<0.5cm，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。

超声波测距系统课程设计

超声波测距系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解超声波的基本概念，掌握超声波测距的原理；2. 学会使用超声波传感器，了解超声波测距系统的组成；3. 掌握超声波测距系统中涉及的计算公式和数据处理方法。

技能目标：1. 能够独立操作超声波测距系统，进行实际距离的测量；2. 培养学生动手实践能力，提高解决问题的能力；3. 学会分析实验数据，提高数据处理和误差分析的能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对物理学科的兴趣，激发探索科学的热情；2. 培养学生的团队合作精神，提高沟通协调能力；3. 增强学生对科技创新的认识，培养创新精神和实践能力。

分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程旨在让学生通过实际操作，掌握超声波测距的基本原理和方法，培养实际应用能力。

课程目标具体、可衡量，以便学生和教师能够清晰地了解课程的预期成果。

通过本课程的学习，学生将能够独立完成超声波测距系统的操作和数据处理，提高自身综合素质。

二、教学内容1. 超声波基本概念：超声波的定义、特点及应用领域；2. 超声波测距原理：超声波发射与接收、声速、时间测量及距离计算；3. 超声波传感器：传感器类型、结构、工作原理及性能参数；4. 超声波测距系统组成：传感器、信号处理电路、显示与控制模块；5. 实验操作与数据处理：操作步骤、数据处理方法、误差分析；6. 教学案例：分析典型超声波测距系统案例，理解实际应用中的问题及解决方法。

教学内容依据课程目标，结合教材相关章节进行选择和组织。

教学大纲安排如下：第一课时：超声波基本概念、测距原理及传感器介绍；第二课时：超声波测距系统组成、实验操作方法；第三课时：数据处理、误差分析及教学案例讨论。

教学内容确保科学性和系统性，注重理论与实践相结合，提高学生对超声波测距系统知识的掌握和应用能力。

三、教学方法本课程采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性，提高教学效果。

1. 讲授法：通过教师对超声波基本概念、测距原理、传感器等理论知识的系统讲解，使学生掌握基本理论和方法。

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。

超声波测距系统的设计

超声波测距系统的设计引言：超声波测距系统是一种常见的距离测量技术，利用超声波在空气中传播时的特性进行测量。

相对于光学传感器，超声波测距系统具有较低的成本、较小的体积和更大的测量范围。

因此，在工业自动化、机器人导航和智能设备等领域具有广阔的应用前景。

本文将介绍超声波测距系统的设计原理、硬件配置和软件实现，以及一些常见的应用案例。

一、设计原理：超声波测距系统的设计基于声音在空气中的传播速度，即声速。

根据超声波经过物体并反射回来所花费的时间，可以计算出物体与传感器之间的距离。

一般来说，超声波传感器由发射器和接收器组成。

发射器发出超声波脉冲，然后接收器接收到反射回来的超声波信号。

通过计算发射和接收的时间差，可以得到物体与传感器的距离。

由于超声波的传播速度与环境条件有关，如温度、湿度等，所以在进行距离计算时需要进行修正。

二、硬件配置：选择合适的超声波传感器是设计中的第一步。

一般来说，超声波传感器的频率越高，测量精度越高，但测量距离也越短。

因此，在选择传感器时需要根据具体应用需求进行权衡。

另外，传感器的外观尺寸和接口类型也需要考虑，以便与其他硬件设备进行连接。

控制电路主要由单片机和时钟模块组成。

单片机负责接收超声波信号，并通过定时器记录接收到信号的时间点。

时钟模块用于计时，以确定超声波传播的时间差。

显示电路可以选择LCD显示屏或数码管等设备。

显示电路的设计取决于测量结果的格式和精度要求。

一般来说，LCD显示屏具有更好的显示效果，但成本较高，而数码管则相对便宜但显示效果较差。

根据具体应用需求选择合适的显示电路。

三、软件实现：距离计算部分根据接收到信号的时间差和声速进行计算。

由于超声波的传播速度与环境条件有关，所以需要根据实际环境和传感器的特性进行修正。

通常可以通过校准来确定修正系数，并将其应用于距离计算公式中。

除了基本的测距功能，超声波测距系统还可以提供其他功能，如障碍物检测、移动物体跟踪等。

这些功能的实现主要依靠信号处理和算法设计。