基于单片机的超声波测距报警系统设计
基于单片机超声波测距系统的设计和实现
基于单片机超声波测距系统的设计和实现超声波测距系统是利用超声波传播速度较快的特性，通过发射超声波并接收其回波来测量距离的一种常见的测距方式。
在本文中，我们将介绍基于单片机的超声波测距系统的设计和实现。
一、系统设计原理超声波测距系统主要由超声波发射器、超声波接收器、单片机和显示器组成。
其工作原理如下：1.发送超声波信号：超声波发射器通过单片机控制，向外发射超声波信号。
超声波的发射频率通常在40kHz左右，适合在空气中传播。
2.接收回波信号：超声波接收器接收到回波信号后，将信号经过放大和滤波处理后送入单片机。
3.距离计算：单片机通过测量超声波发射和接收的时间差来计算距离。
以声速343m/s为例，超声波的往返时间与距离之间的关系为：距离=时间差×声速/2、通过单片机上的计时器和计数器来测量时间差。
4.数据显示：单片机将计算得到的距离数据通过显示器显示出来，实时展示被测物体与超声波传感器之间的距离。
二、系统设计步骤1.系统硬件设计：选择合适的超声波模块，其具有超声波发射器和接收器功能，并可通过接口与单片机连接。
设计好电源电路以及超声波传感器与单片机之间的连接方式。
2.系统软件设计：根据单片机的型号和编程语言，编写相应的程序。
包括超声波信号的发射和接收控制，计时和计数功能的编程，距离计算和数据显示的实现。
3.硬件连接和调试：将硬件连接好后，对系统进行调试。
包括超声波模块与单片机的连接是否正确，超声波信号的发射和接收是否正常，计时和计数功能是否准确等。
5.优化和改进：根据实际测试结果，对系统进行优化和改进。
如增加滤波和放大电路以提高信号质量，调整超声波模块的发射频率，改进显示方式等。
三、系统实现效果完成以上设计和实施后，我们可以得到一个基于单片机的超声波测距系统。
该系统使用简单，测距精度高，响应速度快，适用于各种距离测量的应用场景。
同时，该系统还可根据具体需求进行各种改进和扩展，如与其他传感器结合使用，增加报警功能等。
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。
基于单片机控制的超声波测距系统的设计
基于单片机控制的超声波测距系统的设计一、概述。
超声波测距技术是一种广泛应用的测距技术，它能够非常精确地测量物体到传感器的距离。
本文介绍的基于单片机控制的超声波测距系统主要由控制模块、信号处理模块和驱动模块三部分组成。
其中，控制模块主要实现超声波信号的发射与接收，信号处理模块主要实现对测量结果的处理和计算，驱动模块主要实现对LED灯的控制。
二、硬件设计。
1.超声波发射模块：采用 SR04 超声波发射传感器，并通过单片机的PWM 输出控制 SR04 的 trig 引脚实现超声波信号的发射。
2.超声波接收模块：采用SR04超声波接收传感器，通过单片机的外部中断实现对超声波信号的接收。
3.控制模块：采用STM32F103单片机，通过PWM输出控制超声波发射信号，并通过外部中断接收超声波接收信号。
4.信号处理模块：采用MAX232接口芯片，将单片机的串口输出转换成RS232信号，通过串口与上位机进行通信实现测量结果的处理和计算。
5.驱动模块：采用LED灯，通过单片机的GPIO输出控制LED灯的亮灭。
三、软件设计。
1.控制模块：编写程序实现超声波信号的发射与接收。
其中，超声波发射信号的周期为 10us，超声波接收信号的周期为 25ms。
超声波接收信号的处理过程如下：（1）当 trig 引脚置高时，等待 10us。
（2）当 trig 引脚置低时，等待 echo 引脚为高电平，即等待超声波信号的回波。
（3）当 echo 引脚为高电平时，开始计时，直到 echo 引脚为低电平时，停止计时。
（4）根据计时结果计算物体到传感器的距离，将结果通过串口输出。
2.信号处理模块：编写程序实现接收计算结果，并将结果通过串口与上位机进行通信。
具体步骤如下：（1）等待串口接收数据。
（2）当接收到数据时，将数据转换成浮点数格式。
（3）根据测量结果控制LED灯的亮灭。
以上就是基于单片机控制的超声波测距系统的设计。
该系统能够通过精确测量物体到传感器的距离并对测量结果进行处理和计算，能够广泛应用于各种实际场合。
基于单片机控制的超声波测距系统设计
基于单片机控制的超声波测距系统设计超声波技术是一种非常常用的测距技术，利用超声波在空气中的传播速度和回声原理来实现物体距离的测量。
超声波测距系统是基于这一原理设计的一种系统，可以广泛应用于物体距离的检测和控制领域。
本文将介绍基于单片机控制的超声波测距系统的设计原理、硬件和软件结构，以及系统的性能评估和实际应用。
首先，设计一个基于单片机控制的超声波测距系统需要考虑到硬件的搭建。
该系统主要由超声波发射模块、超声波接收模块、控制单元和显示单元组成。
超声波发射模块用于发送超声波脉冲，超声波接收模块用于接收回波信号。
控制单元则是通过单片机实现对超声波发射和接收模块的控制，同时处理回波信号并计算物体距离。
最后，显示单元用于将测量到的距离值以数字或者图形的形式显示出来。
在硬件搭建的基础上，还需要设计适合的软件算法来实现距离的测量和显示。
首先需要编程单片机实现对超声波发射和接收模块的控制，包括超声波信号的发送和接收，以及回波信号的处理和距离的计算。
在距离的计算方面，需要考虑到超声波在空气中的传播速度，同时考虑到超声波发射和接收模块之间的时间差，从而计算出物体到超声波发射模块的距离。
除了硬件和软件的设计，还需要对系统的性能进行评估。
主要包括系统的精度、测量范围、响应时间和稳定性等方面的评估。
可以通过实验测量不同距离下系统的测量误差，以及系统在不同环境条件下的表现，从而评估系统的性能是否符合实际应用的需求。
在实际应用方面，基于单片机控制的超声波测距系统可以应用于智能家居控制、无人驾驶汽车、智能仓储管理等方面。
例如，可以将该系统应用于智能家居中，通过测量门口到来访者的距离来实现自动开关门的控制；或者可以将该系统应用于无人驾驶汽车中，实现对周围物体距离的检测和避障控制。
梳理一下本文的重点，我们可以发现，在实际应用中具有很大的潜力和广泛的应用前景。
通过合理的硬件和软件设计，以及系统性能评估和实际应用探索，可以更好地发挥该系统在物体距离测量和控制领域的作用。
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。
《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。
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。
《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。
基于单片机控制的超声波测距系统设计
基于单片机控制的超声波测距系统设计1. 引言超声波测距技术是一种常见的非接触式测距方法，广泛应用于工业自动化、机器人导航、智能交通等领域。
本文旨在设计一种基于单片机控制的超声波测距系统，通过对系统的硬件和软件设计进行详细分析和研究，实现高精度的测距功能。
2. 系统硬件设计2.1 超声波传感器选择超声波传感器是实现超声波测距的核心组件。
根据应用需求，选择合适的超声波传感器非常重要。
本文选择了XX型号的超声波传感器，该传感器具有高精度、稳定性好等特点。
2.2 单片机选择在本系统中，单片机作为控制核心起到了重要作用。
根据需求分析和性能要求，我们选择了XX型号单片机作为控制核心。
该单片机具有较高的计算能力和丰富的外设接口。
2.3 电路设计为了实现稳定可靠的工作状态，我们对整个电路进行了详细设计。
包括电源电路、信号放大电路、滤波电路等部分。
通过合理的电路设计，可以提高系统的抗干扰能力和测量精度。
3. 系统软件设计3.1 系统流程设计根据测距系统的功能需求，我们设计了详细的系统流程。
主要包括初始化、触发超声波发射、接收超声波回波、测量距离和显示结果等步骤。
通过合理的流程设计，可以保证系统的稳定性和可靠性。
3.2 程序框架设计在单片机控制下，我们编写了相应的程序代码。
根据系统流程，我们将代码分为多个模块，并采用模块化编程方式进行开发。
通过良好的程序框架设计，可以提高代码可读性和维护性。
3.3 软件功能实现在软件开发过程中，我们实现了多项功能。
包括超声波信号发射控制、回波信号接收与处理、距离计算算法等部分。
通过详细分析每个功能模块，并进行适当优化，可以提高系统整体性能。
4. 系统测试与优化4.1 功能测试在完成硬件和软件设计后，我们对整个测距系统进行了全面测试。
主要包括触发超声波信号并接收回波信号，计算距离并显示结果等功能。
通过测试，可以验证系统的功能是否符合设计要求。
4.2 精度测试为了评估系统的测量精度，我们设计了一系列测试用例，并对测量结果进行统计和分析。
基于单片机控制的超声波测距报警系统设计
上海师范大学天华学院《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题目系统设计系部：电子与信息工程系专业班级：学生姓名：学号：小组成员：指导教师：时间：完成日期目录第一章绪论 (1)1.1 课题设计背景与目的 (1)1.2 课题设计任务及要求 (1)1.3 课题设计的主要内容 (1)第2章系统硬件设计 (2)2.1 测距原理 (2)2.2 设计思路及原理框图 (3)2.3 设计方案 (3)第3章各模块介绍 (5)3.1 单片机AT89S52 (5)3.2 引脚及其功能 (5)3.2 单片机最小系统 (7)3.2 超声波发射模块 (7)3.3 超声波接收模块 (8)3.4 显示模块 (9)第4章系统软件设计 (10)4.1 主程序设计 (10)4.2 超声波发射子程序 (11)4.3 超声波接收中断程序 (11)第5章调试及性能分析 (12)5.1 调试 (12)5.2 性能分析 (12)第六章结束语 (12)参考文献 (13)附录 (14)附录1 元件清单及实物图 (14)附录2 系统原理图 (15)附录3 程序 (15)第一章绪论1.1 课题设计背景与目的超声波测距【1】作为一种传统且实用的非接触测量方法，与激光、无线电测距方法相比，不易受外界光及电磁场等因素的影响，结构简单，成本低，在恶劣环境下也有一定的适应能力，因此在工业控制、建筑测量、机器人避障等方面都得到了广泛应用。
而且由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播距离远，利用超声波检测距离，设计方便，计算处理简单，并在测量精度方面也能达到工业要求。
通过本次设计掌握超声波测距系统【2】硬件设计方法与软件编写方法，了解设计过程中所涉及的芯片结构、控制原理、硬件及编程等方面知识，加深对现代通信技术课程知识点的理解，提高在应用知识、设计、调试等方面的能力。
1.2 课题设计任务及要求任务：1、设计最小化单片机系统并进行焊接和调试2、设计并编程，实现超声波测距报警【3】功能要求：1、数码管能实时显示障碍物与超声波模块的距离信息。
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。
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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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：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，AT89C5 2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。
U4AU4B 123474LS04U4C 1K Ω56T U4E9874LS0411101K ΩU4D R 10R 11V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。
78123456RES2R 13R 12U5R 14C4R C7C 6C51μF RES2CX20106A 0.056μF 330pFVCC10Ω 3.3μF GND +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。