基于单片机的测距仪的设计
基于stm32单片机的超声波测距仪设计报告
基于stm32单片机的超声波测距仪设计报告【文章标题】基于STM32单片机的超声波测距仪设计报告【引言】超声波测距是一种常见且有效的测量方法，被广泛应用于工业控制、自动化、智能家居等领域。
本文将深入讨论基于STM32单片机的超声波测距仪的设计原理、硬件搭建和软件编程，并分享对该设计的观点和理解。
【简介】1. 超声波测距原理简介（可使用子标题，如1.1）- 超声波的特性与应用- 超声波传感器原理及工作方式2. 设计方案（可使用子标题，如2.1）- 系统框图：硬件模块与连接方式- 所需材料清单及器件参数选择【正文】1. 超声波传感器的选型与特性比较（可使用子标题，如1.1）1.1 超声波传感器的种类与特点1.2 STM32单片机与超声波传感器的配合选择理由与原则2. 硬件电路设计与搭建（可使用子标题，如2.1）2.1 超声波发射电路设计与实现2.2 超声波接收电路设计与实现2.3 STM32单片机与超声波传感器的连接方法及引脚映射3. 软件编程实现（可使用子标题，如3.1）3.1 STM32单片机开发环境配置与准备3.2 程序框架和流程设计3.3 超声波信号处理与距离计算算法【总结】1. 设计成果总结与优缺点评价- 设计成果与功能实现总结- 设计过程中的挑战与解决方案- 设计的优点与改进空间2. 对基于STM32单片机的超声波测距仪设计的观点和理解- 本设计在硬件搭建和软件编程方面充分利用了STM32单片机的性能与功能- 超声波测距仪在工业自动化和智能家居等领域具有广阔应用前景 - 未来可以进一步提升设计的灵活性和可扩展性【参考资料】- 张三: 《超声波测距原理与应用技术》，出版社，2018年- 李四: 《STM32单片机与嵌入式系统设计》，出版社，2019年以上是本文基于STM32单片机的超声波测距仪设计报告，对这个主题的观点和理解。
希望这篇文章内容全面、深入，并能帮助您对超声波测距仪设计有更深刻的理解。
基于单片机的测距仪的设计
摘要本科生毕业论文(设计)题目：基于单片机的测距仪的设计学生姓名：张学武学号： 201211020226专业班级：电信12102班指导教师：蔡剑华曾高秋完成时间： 2015年5月目录摘要：本文设计了以AT89C52单片机为核心控制单元的超声波测距仪，文章概述了超声波检测的发展及基本原理，介绍了超声波传感器的原理及特性。
利用超声波检测往往比较方便、迅速、计算简单、易于做到实时控制。
该系统主要由蜂鸣器模块、超声波发送模块、超声波接收模块、显示模块四个模块构成。
利用超声波传感器对前方物体进行感应，经单片机对超声波传感器发送和接收的 (1)声波信号进行分析和计算处理，最后将处理结果在LCD1602上显示 (1)引言 (2)1概述 (2)1.1研究背景 (2)2设计要求 (3)3设计方案论证 (3)3.3超声波测距原理 (5)4设计总体方案 (5)4.1总体设计思路 (6)4.2显示部分 (6)4.3按键部分 (6)5硬件电路 (7)5.1功能与原理 (7)5.2资源分配 (8)5.3超声波发送电路 (8)5.4超声波接收电路 (8)5.6复位电路 (11)5.7外部时钟 (12)5.8按键电路 (12)5.9报警电路 (12)5.10温度检测电路 (13)5.11显示接口电路 (14)6软件设计 (15)6.1主程序流程图 (15)6.2超声波发送流程图 (16)6.3 LCD显示流程图 (16)6.4温度读取流程图 (17)7系统仿真 (18)7.1仿真电路图 (18)7.2仿真结果输出 (18)8结论与展望 (20)答谢：首先非常感谢指导老师蔡剑华和曾高秋的精心指导和严格要求，让我充分利用所学的理论知识去完成论文的设计，论文的完成让我极大地提高了实践能力，并对当前电子领域的研究状况和发展方向有了一定的了解，尤其是单片机领域，这对我今后进一步从事电子行业有着极大的帮助。
另外,此次毕业设计还获得了其他老师和同学的大力支持。
基于单片机的超声波测距仪设计与实现
企业组织结构类型１、直线制直线制是一种最早也是最简单的组织形式。
其特点是企业各级行政单位从上到下实行垂直领导，下属部门只接受一个上级的指令，各级主管负责人对所属单位的一切问题负责。
厂部不另设职能机构（可设职能人员协助主管人工作），一切管理职能基本上都由行政主管自己执行。
直线制组织结构的优点是：结构比较简单，责任分明，命令统一。
２、职能制职能制组织结构，是各级行政单位除主管负责人外，还相应地设立一些职能机构。
如在厂长下面设立职能机构和人员，协助厂长从事职能管理工作。
这种结构要求行政主管把相应的管理职责和权力交给相关的职能机构，各职能机构就有权在自己业务范围内向下级行政单位发号施令。
因此，下级行政负责人除了接受上级行政主管人指挥外，还必须接受上级各职能机构的领导。
３、直线—职能制直线－职能制，也叫生产区域制，或直线参谋制。
它是在直线制和职能制的基础上，取长补短，吸取这两种形式的优点而建立起来的。
４、事业部制事业部制最早是由美国通用汽车公司总裁斯隆于1924年提出的，故有“斯隆模型”之称，也叫“联邦分权化”，是一种高度（层）集权下的分权管理体制。
它适用于规模庞大，品种繁多，技术复杂的大型企业，是国外较大的联合公司所采用的一种组织形式，近几年中国一些大型企业集团或公司也引进了这种组织结构形式。
５、模拟分权制这是一种介于直线职能制和事业部制之间的结构形式。
许多大型企业，如连续生产的钢铁、化工企业由于产品品种或生产工艺过程所限，难以分解成几个独立的事业部。
又由于企业的规模庞大，以致高层管理者感到采用其他组织形态都不容易管理，这时就出现了模拟分权组织结构形式。
６、矩阵制在组织结构上，把既有按职能划分的垂直领导系统，又有按产品（项目）划分的横向领导关系的结构，称为矩阵组织结构。
基于单片机的超声波测距仪的设计
基于单片机的超声波测距仪的设计超声波测距仪是一种常见的测量距离的仪器，它使用超声波的反射原理来测量被测物体与测距仪之间的距离。
基于单片机的超声波测距仪可以实现更精确、更灵活的测距功能。
本文将详细介绍基于单片机的超声波测距仪的设计。
首先，我们需要选择合适的硬件平台。
单片机作为核心芯片，可以选择AT89C51或者STM32等。
超声波传感器可以选择HC-SR04或者JSN-SR04T等。
此外，我们还需要一块LCD显示屏用于显示测距结果，以及一些电路连接线等。
接下来，我们需要设计电路部分。
首先，将超声波传感器的VCC引脚连接到单片机的5V引脚，将GND引脚连接到单片机的GND引脚。
然后，将超声波传感器的Trig引脚连接到单片机的一些IO口，将Echo引脚连接到单片机的另一个IO口。
最后，将LCD的引脚连接到单片机的相应IO 口，至此电路部分完成。
接下来，我们需要编写相应的软件程序。
首先，我们需要初始化单片机的IO口，将Trig引脚设置为输出模式，Echo引脚设置为输入模式。
然后，我们需要设置中断，以便能够检测到Echo引脚电平的变化。
当超声波传感器发出一次超声波后，Echo引脚将会有一次脉冲输出，该脉冲的宽度与被测物体与测距仪之间的距离成正比。
我们可以通过测量脉冲的宽度来计算出距离。
在进行测距之前，我们需要先发出一段超声波。
通过设置Trig引脚为高电平，持续10us，然后将其设为低电平，即可发出一段超声波。
接下来，我们需要在中断服务函数中记录下Echo引脚电平变化的时间，即可以得到Echo引脚电平变化的时间间隔。
根据声速的传播速度，我们可以将时间间隔转换为距离。
最后，我们将测量到的距离结果显示在LCD屏幕上。
通过调用LCD驱动程序中的相应函数，我们可以将距离结果以字符串的形式显示在LCD屏幕上。
综上所述，基于单片机的超声波测距仪的设计包括硬件电路的设计和软件程序的编写。
硬件电路主要包括超声波传感器、单片机、LCD显示屏等的连接，软件程序则主要包括初始化IO口、设置中断、发出超声波、测量脉冲宽度、计算距离和显示结果等的功能。
基于单片机的测距仪设计
I四川理工学院毕业设计（论文）基于单片机的测距仪设计QQ:271021773四川理工学院计算机学院二O 0 九年六月基于单片机的测距仪设计摘要本文详细介绍了一种基于单片机的脉冲反射式超声测距系统。
该系统是以空气中超声波的传播速度为确定条件，利用发射超声波与反射回波时间差来测量待测距离。
论文概述了超声波检测的发展及基本原理，介绍超声传感器的工作机理及特性，对影响测距系统的一些主要参数进行了讨论。
并且在介绍超声测距系统功能的基础上，提出了系统的总体构成。
针对测距系统发射、接收、检测、显示部分的总体设计方案进行了论证。
进一步介绍了STC89C52RC单片机在系统中的应用，分析了系统各部分的硬件及软件实现。
关键字：单片机；测距仪；超声波；超声波传感器IThe design of range finder base on single-chipABSTRACTThis paper introduces a method based on single chip pulse reflex ultrasonic ranging system. this system can measure the distance which is based on the speed ofultrasonic and used the time difference of launch ultrasonic and reflection echo.this paper summarizes the development and basic principle of the ultraonic testing,the working mechanism and characteristics of the ultrasonic sensors.there is a discussion about some major parameters of the influence ranging system.based on the introduces of the ultrasonic ranging system function,The overall system is proposed.according to transmitting and receiving, detection, and display part of distance measuring system's overall desgin,the schemes are discussed.the further introduction of this paper is the application of STC89C52RC single chip microcomputer in the system, and the analysis of all the parts of the system hardware and software realization.Keywords:single chip;range finder; ultrasonic wave; ultrasonic sensorII目录第1章概述 (1)第2章方案论证 (2)2.1发射电路 (2)2.2接收电路 (5)第3章超声波简介 (8)3.1超声波的特点及其分类 (8)3.3 超声波的效应 (10)第4章超声波传感器 (11)4.1超声波传感器的种类及其特点 (11)4.2超声波传感器的外形及内部结构 (13)4.3超声波传感器的选择材料 (14)4.4 TCT40-16T/R超声波传感器 (15)第5章系统主要硬件................................ 错误！未定义书签。
基于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。
基于单片机超声波测距仪的设计
基于单片机超声波测距仪的设计一、引言随着科技的进步和应用的广泛，超声波测距技术在各个领域中得到了广泛的应用。
超声波测距技术通过发送超声波并接收其反射信号，利用声波在空气中传播速度恒定的特性，可以精确地测量目标与传感器之间的距离。
基于单片机的超声波测距仪是一种常见的应用，本文将介绍该测距仪的设计原理、硬件和软件实现。
二、设计原理基于单片机的超声波测距仪的设计原理主要包括超声波发射与接收、信号处理和距离计算三个部分。
1. 超声波发射与接收该测距仪通过发送一定频率的超声波脉冲，并接收其反射信号来实现测距功能。
超声波发射器将电信号转换为超声波信号，并经过超声波传感器发射。
当超声波信号遇到目标物体后，一部分信号会被目标物体反射，经超声波传感器接收并转换为电信号。
2. 信号处理接收到的电信号经过放大、滤波和波形整形等处理，使信号能够被单片机准确识别和处理。
放大电路将微弱的接收信号放大到单片机能够处理的范围，滤波电路则去除掉噪声干扰，波形整形电路将信号整形为单片机可读取的数字信号。
3. 距离计算通过测量超声波的发射和接收时间，可以计算出目标物体与传感器之间的距离。
超声波在空气中传播速度恒定，通过测量超声波的往返时间，可以得到距离的数值。
三、硬件设计基于单片机的超声波测距仪的硬件设计主要包括超声波发射与接收电路、信号放大电路、滤波电路、波形整形电路和单片机控制电路等部分。
1. 超声波发射与接收电路超声波发射与接收电路由超声波发射器和超声波传感器组成。
超声波发射器将单片机输出的电信号转换为超声波信号，超声波传感器将接收到的超声波信号转换为电信号。
2. 信号放大电路信号放大电路用于放大传感器接收到的微弱信号，使其能够被后续的电路准确处理。
一般采用放大器电路来实现信号放大功能。
3. 滤波电路滤波电路用于去除信号中的噪声干扰，使后续处理的信号更加准确。
可以采用滤波器电路来实现滤波功能。
4. 波形整形电路波形整形电路将接收到的信号整形为单片机可读取的数字信号。
基于单片机的超声波测距仪设计毕业设计(论文)
本科毕业设计(论文) 题目基于单片机的超声波测距仪设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
基于单片机的超声波测距仪系统设计
基于单片机的超声波测距仪系统设计一、本文概述随着科技的不断发展，超声波测距技术因其非接触性、高精度和快速响应等优点，在机器人导航、工业自动化、智能家居等领域得到了广泛应用。
本文旨在设计一种基于单片机的超声波测距仪系统，通过深入研究超声波测距原理，结合单片机控制技术，实现一种低成本、高性能的超声波测距解决方案。
文章首先介绍了超声波测距的基本原理和常用方法，然后详细阐述了基于单片机的超声波测距仪的硬件设计，包括超声波发射电路、接收电路、信号处理电路等关键部分的设计思路和实施方法。
接着，文章对测距软件算法进行了深入探讨，包括超声波传播时间的测量、距离计算等关键步骤的实现。
文章对设计的系统进行了测试，验证了系统的可靠性和稳定性。
通过本文的研究，希望能为相关领域提供有益的参考，推动超声波测距技术的发展。
二、超声波测距原理超声波测距是一种非接触式的距离测量方式，其基本原理是利用超声波在空气中的传播速度以及回声的时间差来计算距离。
超声波测距仪主要由超声波发射器、接收器和控制电路组成。
在超声波测距仪中，单片机发出控制信号给超声波发射器，使其发射出一定频率的超声波。
当超声波在空气中传播遇到障碍物时，会发生反射，反射波被接收器接收。
由于超声波在空气中的传播速度已知（约为340m/s），单片机可以通过测量发射信号和接收反射信号之间的时间差，即回声时间，来计算出超声波从发射到接收所经过的距离。
具体计算公式为：距离 = (超声波速度×回声时间) / 2。
需要注意的是，由于超声波在传播过程中会受到空气温度、湿度、风速等因素的影响，因此实际测量中需要对这些因素进行补偿，以提高测距的精度。
为了避免测量误差，还需要在硬件设计中考虑超声波发射和接收的角度、距离以及环境噪声等因素。
在单片机系统中，通过编程实现超声波发射、接收以及回声时间的测量。
单片机可以根据实际需要选择合适的计时器或定时器，对发射和接收信号进行精确的时间记录，并通过算法计算出距离值。
基于51单片机超声波测距仪
基于51单片机超声波测距仪基于51单片机的超声波测距仪设计摘要利用超声波进行测距有许多优点比如不受光强度、色彩和电磁场等外界因素的影响，而且超声波传感器的价位较低、结构也较为简单，超声波以声速传播，方便收发与计算。
在汽车倒车雷达、移动机器人的避障、特别是测量距离等许多方面都已有了非常普遍的应用。
本次毕业设计的超声波测距仪是在STC89C51单片机的基础上设计的，在分析和了解了超声波的一些优点和特性后，又查看了利用超声波测距的基本原理。
最后决定使用51单片机系统和超声波传感器共同组成。
设计的超声波测距仪的硬件部分主要包括电源及复位模块、单片机与超声波模块组成的超声波发射模块、超声波接收模块、LED数码显示模块和扩展报警模块。
软件部分主要包括单片机主程序、根据超声波发射与接收计算距离程序、LED距离显示程序、按键控制程序和蜂鸣器报警程序，这样安排使得系统具有模块化的特点。
系统容易进行控制，具有可靠地的性能，具有较高的测量精度，最重要的是能对距离进行实时测量。
关键词：单片机，测距仪，超声波，实时测量Design of Ultrasonic Distance Meter Based on 51 MCMABSTRACTUsing ultrasonic ranging has many advantages for example, from the effects of light intensity, color and electromagnetic field and other external factors and price lower ultrasonic sensors, the structure is simple, ultrasonic sounds velocity, convenient transceiver and calculation. In the car reverse radar, mobile robot obstacle avoidance, especially measuring distance and many other aspects have been very common application.The graduation design of ultrasonic range finder based on STC89C51 MCU design, analysis and understanding of the some advantages and characteristics of ultrasonic and looked at the use of the basic principle of ultrasonic distance measurement. Finally, the composition of the 51 single-chip microcomputer system and ultrasonic sensor is decided.. The design of ultrasonic rangefinder hardware part consists of the power and reset module, SCM and ultrasonic module consists of ultrasonic emission module, ultrasonic receiving module, LED digital display expansion module and alarm module. Software part mainly includes MCU program, according to the ultrasonic transmitting and receiving computing program distance, the distance of LED display program, key control procedures and buzzer alarm procedures, this arrangement enables the system to have the characteristics of modular. The system is easy to control and has the reliable performance, and has the higher accuracy, and the most important is the real-time measurement of the distance.KEY WORDS: Single chip microcomputer，Range finder，Ultrasonic，Real-time measurement目录摘要 (I)目录 (III)第1章绪论 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 研究的主要意义 (1)第2章系统电路设计 (3)2.1 系统结构设计 (3)2.2 电路总体设计方案 (3)发射与接收电路设计方案 (3)显示电路设计方案 (5)报警电路设计方案 (6)系统复位电路设计 (6)第3章系统硬件设计 (8)3.1 单片机概述 (8)STC89C51主要性能 (8)3.1.2 STC89C51外部结构及特性 (8)内部组成 (11)3.2 超声波测距模块 (12)3.2.1 超声波传感器介绍 (12)HC-SR04超声波测距芯片的性能特点 (12)超声波时序图 (15)3.3 驱动显示电路及报警电路 (15)LED数码管显示电路 (16)蜂鸣器报警电路 (17)3.4HC-RS04超声波测距原理 (17)3.5 按键设置电路 (18)第4章系统软件设计 (21)4.1 系统主程序 (21)4.2 显示距离子程序 (22)4.3 报警子程序 (22)4.4 按键子程序 (23)第5章系统仿真 (25)5.1 系统仿真环境——Proteus (25)5.2 仿真 (25)5.3 误差及特性分析 (26)结论 (28)谢辞 (29)参考文献 (30)第1章绪论1.1 研究背景超声波测距法是通过超声波测量从已知位置到被测物体表面的距离的利用超声波的方法。
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1系统要求我们组选择制作了一套超声波测距系统，功能有：倒车雷达测量的显示距离在手机APP上显示，设定阈值，若小于设定的距离数值，蜂鸣器发出报警声。
2研究目的为了深层次的巩固学习的单片机的知识，更加熟悉的使用Proteus和Keil C51这两个软件。
能够综合所学的单片机的知识进行系统设计，将所学习的知识运用到生活中。
我们组选择制作了这样一套超声波测距系统。
3 设计方案及原理框图3.1 系统概述在汽车倒车中存在的困难之一也会影响到驾驶员的驾驶情况，在驾驶员在驾驶座位上无法完全了解到四周特别是后方环境时，只能依赖后视镜来观察后方障碍物，而这种环境因素也会限制驾驶员的视野狭窄和清晰度，从而驾驶员导致倒车会遇到危险。
其二是驾驶员在进行倒车过程中，要观察左右环境，同时也要兼顾到汽车后侧与障碍物的距离，这样会使驾驶员过于分心和费力费神。
其三是驾驶员会依赖自己长久以来的驾驶技术，以此来停靠车位，这样会引起驾驶员无法准确的倒入准确位置。
解决这种问题是在汽车生产行业中重中之重要解决的一个技术性难题，我们可在汽车内部安置一个汽车倒车预报警系统，显示器可装置在汽车内部，驾驶员能看到的有利位置，而感应器则可以装置在汽车后侧内部，从而接受到后方的障碍物情况，传输到显示器当中。
这个设计可避免驾驶员在倒车时候频繁看后视镜去判断汽车与障碍物的距离，从而避免发生事故发生。
汽车倒车预报警系统在很大程度上解决了汽车倒车的难题，同时也为驾驶员的驾驶提供了安全的保障。
该设计由超声波传感器、STC89C52系列单片机、HC-SR04超声波传感器模块、蜂鸣器组成。
总体设计方案如图1所示。
障碍物超声波发射传感器发射电路超声波接收传感器接收电路STC89C52单片机电源电路APP显示报警电路图1 总体设计方案3.2 系统总体电路图单片机系统的电路图如图2所示。
图2 系统设计图4 硬件实现4.1 STC89C52单片机STC89C52是基于51系列的单片机发展过来的。
基于51单片机超声波测距仪设计
基于51单片机超声波测距仪设计超声波测距仪是一种应用较为广泛的测量设备，可以用于测量物体与超声波传感器之间的距离。
本文将基于51单片机设计一个简单的超声波测距仪，并介绍其原理、硬件电路和程序设计。
一、原理介绍：超声波测距仪的工作原理是利用超声波传感器发射超声波，并接收其反射回来的波，通过计算发射和接收之间的时间差，从而确定物体与传感器之间的距离。
超声波的传播速度在空气中近似为331.4m/s，根据速度与时间关系，可以通过测量时间来计算距离。
二、硬件电路设计：1.超声波模块：选用一个常见的超声波模块，包括超声波发射器和接收器。
2.51单片机：使用51单片机作为控制器，负责控制超声波模块和处理测距数据。
3.LCD显示屏：连接一个LCD显示屏，用于显示测距结果。
4.连接电路：将超声波发射器和接收器分别连接到单片机的引脚，将LCD显示屏连接到单片机的相应引脚。
三、程序设计：1.初始化：包括初始化单片机的GPIO引脚、定时器以及其他必要的设置。
2.发送信号：发射一个超声波信号，通过超声波模块的引脚控制。
此时，启动定时器开始计时。
3.接收信号：当接收到超声波的反射信号时，停止定时器，记录计时的时间差。
根据超声波传播速度，可以计算出距离。
4.显示结果：将测得的距离数据显示在LCD显示屏上。
四、实现效果：通过以上设计，可以实现一个简单的超声波测距仪。
在实际应用中，可以根据需求扩展功能，例如增加报警功能、计算速度等。
总结：本文基于51单片机设计了一个超声波测距仪，包括硬件电路设计和程序设计。
通过该设备可以实现对物体与超声波传感器之间的距离进行测量，并将结果显示在LCD显示屏上。
该设计只是一个基本的框架，可以根据需要进行进一步的改进和优化。
基于51单片机的红外测距仪的设计与实现
基于51单片机的红外测距仪的设计与实现本文介绍的是一种基于51单片机的红外测距仪的设计与实现。
该测距仪可用于精确测量物体到距离范围内的距离，适用于工业控制、智能家居、安防等领域。
1. 系统概述该系统基于51单片机，采用红外传感器进行测距。
传感器接收到反射回来的红外信号后，通过单片机的处理，计算出物体与红外传感器的距离，并通过显示屏展示出来。
2. 系统设计系统由红外传感器模块、51单片机模块和显示屏模块组成。
下面分别介绍：（1）红外传感器模块该模块采用红外线传感器GP2Y0A02YK0F，该传感器可以实现1.5-15cm的测距范围。
传感器工作电压为5v，输出信号为模拟信号。
（2）51单片机模块该模块采用STC89C52单片机，由于系统只需要进行简单的计算，而且运算速度不需要太快，因此选择了这款单片机。
系统通过单片机的ADC模块读取红外传感器的模拟信号，并通过计算获得具体的距离数据，再通过串口通信输出到PC机。
（3）显示屏模块该模块采用一块16*2字符液晶屏，并通过单片机控制显示距离结果。
3. 系统实现系统实现步骤如下：（1）系统初始化单片机需要初始化计时器、串口和ADC模块。
（2）红外测距传感器可以输出模拟信号，单片机通过ADC模块进行转换，得到具体的电压值。
然后通过公式计算距离。
（3）显示距离数据将距离数据通过串口发送到PC机，并在显示屏上显示出来。
PC机通过串口读取数据，将数据显示到PC机软件界面中。
4. 系统特点该系统具有以下特点：（1）测量距离的精度高，可以测量1.5-15cm的距离范围。
（2）系统成本低，易于实现和制作，适用于大规模生产。
（3）系统体积小，方便携带和安装。
5. 结论本文介绍的基于51单片机的红外测距仪可实现高精度的距离测量，成本低、易于实现，适用于工业控制、智能家居、安防等领域。
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本科生毕业论文(设计)题目：基于单片机的测距仪的设计学生姓名：***学号： ************专业班级：电信12102班指导教师：蔡剑华曾高秋完成时间： 2015年5月目录摘要 (1)引言 (2)1概述 (2)1.1研究背景 (2)2设计要求 (3)3设计方案论证 (3)3.3超声波测距原理 (5)4设计总体方案 (6)4.1总体设计思路 (6)4.2显示部分 (6)4.3按键部分 (6)5硬件电路 (7)5.1功能与原理 (7)5.2资源分配 (8)5.3超声波发送电路 (8)5.4超声波接收电路 (8)5.6复位电路 (11)5.7外部时钟 (12)5.8按键电路 (12)5.9报警电路 (12)5.10温度检测电路 (13)5.11显示接口电路 (14)6软件设计 (15)6.1主程序流程图 (15)6.2超声波发送流程图 (16)6.3 LCD显示流程图 (16)6.4温度读取流程图 (17)7系统仿真 (18)7.1仿真电路图 (18)7.2仿真结果输出 (18)8结论与展望 (20)答谢 (20)参考文献 (20)附录 (21)基于单片机的测距仪的设计电子信息科学与技术专业学生：张学武指导教师：蔡剑华曾高秋摘要：本文设计了以AT89C52单片机为核心控制单元的超声波测距仪，文章概述了超声波检测的发展及基本原理，介绍了超声波传感器的原理及特性。
利用超声波检测往往比较方便、迅速、计算简单、易于做到实时控制。
该系统主要由蜂鸣器模块、超声波发送模块、超声波接收模块、显示模块四个模块构成。
利用超声波传感器对前方物体进行感应，经单片机对超声波传感器发送和接收的声波信号进行分析和计算处理，最后将处理结果在LCD1602上显示关键词：AT89C52单片机,超声波，LCD显示单元,温度补偿Design of Distance Measuring InstrumentBased On MCUElectronics and Information Science and TechnologyCandidate:Zhang XuewuAdvisor：Cai Jianhua Zeng GaoqiuAbstract:This paper designs a A T89C52 microcontroller as the core control unit of ultrasonic distance measuring instrument, the article outlines the development and the basic principle of ultrasonic testing, introduces the principle and characteristics of ultrasonic sensor. The use of ultrasonic testing is often more convenient, rapid, simple, easy to achieve real-time control. The system consists of four modules: buzzer module, ultrasonic transmitter module, ultrasonic receiving module and display module. The ultrasonic sensor is used for sensing the front object, and the transmitting and receiving of the ultrasonic sensor is transmitted and received by the single chip microcomputer. Analysis and calculation of the acoustic signal processing, and finally the results will be processed on the LCD1206 display.Keywords:AT89C52 single chip，ultrasonic，LCD display unit ,temperature compensation引言因为超声波指向性强，能量损耗迟缓，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。
使用超声波检测往往比较迅速、便利、计算简单、易于做到及时控制，而且在测量精度方面能达到工业实用的要求，是以在移动机器人的研制上也得到了普遍的应用[1]。
单片机是把微型计算机中的微处理器、存储器、I/O接口、定时/计数器、串行接口、中断系统等电路集成在一起的微型计算机。
单片机在近十年间得到了飞速的发展，先后经历了4位机、8位机、16位机、32位机等有几个代表性的发展阶段。
本文详细介绍了超声波测距的原理与结构，在发射信号时，打开定时器中断0，接收到发射超声波信号时，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。
利用公式S=T×V／2（V为超生波传播速度，本设计设定值340m/s）,经过单片机处理得到距离值S并且通过LCD1602显示出来。
1概述1.1研究背景超声波是指频率在20kHz以上的声波，它属于机械波的领域[2]。
超声波也依照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，例如探伤技术、清洗技术、测距技术等等。
超声波测距，多用于汽车倒车雷达、建筑工地以及一些工业现场的位置监控如液位、进深的测量等场合。
1.2课题研究意义因为超声测距是一种非接触检测技术，不受光线、被测东西颜色等的影响，较别的仪器更卫生，更耐潮湿、粉尘、高温、腐蚀气体等恶劣环境，对于被测物处于暗中、有尘土、烟雾、电磁干扰等恶劣环境有一定的适应能力。
具有少维护、不污染、高可靠、长寿命等特点。
是以可普遍应用于纸业、矿业、电厂、化工业、水处理厂、污水处理厂、农业用水、环保检测、食品（酒业、饮料业、添加剂、食用油、奶制品）、防汛、水文、2明渠、空间定位、公路限高、料位测量、车辆自动导航、物体辨认与定位、车辆安全行驶辅助系统甚至地形地貌探测等许多领域中[3]。
可在不同环境中进行距离准确度在线标定，可直接用于水、酒、糖、饮料等液位控制，可进行差值设定，直接显示各种液位罐的液位、料位高度。
因此，超声在空气中测距在特殊环境下有较普遍的应用。
利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于实现实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的指标要求，是以为了使移动机器人能够主动规避障碍物行走，就必需装备测距系统，以使其实时获取距障碍物的位置信息（距离和方向）。
因此超声波测距在移动机器人的研究上得到了广泛的应用。
同时由于超声波测距系统具有以上的这些优点，是以在汽车倒车雷达的研制方面也得到了普遍的应用[4]。
1.3国内外研究情况近十年来，国内科研人员对关于超声波回波信号处理方法的研究已经十分成熟，但是作为超声波探测定位的关键技术，仍将是一个重要的研究方向[5]。
国内的超声波测量主要集中在对010 m固体和液体的测量，一般测量精度高，回波稳定。
近年来随着超声~波技术研究的不断深入已广泛用于各类工业领域，如工业自动控制，建筑工程测量和机器人视觉辨认等方面。
2设计要求1、硬件设计：利用AT89C51单片机和超声波模块设计出超声波测距仪。
主要模块有：单片机最小系统、超声波发送和接收模块、温度补偿模块、报警模块。
2、软件设计：使用Keil C51设计系统软件，并完成联机调试，软件设计的主要模块有:超声波的测量和显示、1602的初始化、温度传感器的温度测量，延时程序。
3需要实现的技术指标：探测距离为2cm-450cm。
3设计方案论证3.1设计方案方案一:以S3C2410为核心，实现该芯片对其外围电路的适时控制,对其进行编程，并且提供给外围电路各种所需的各种信号,包括频率振荡信号、数据处理信号和译码显示信号等等，这样就大大简化了外围电路的设计难度，而且同时更加重要的是这种设计方案大大地节省了设计的成本，并且由于采用的是软件编程技术，所以它的移植性较好。
频率为40kHz左右的超声波在空气中传播的效率是最佳的，发射的超声波被调制成340kHz左右，具有一定间隔调制脉冲波信号[6]。
方案二:采用CPLD来控制的D来控制的超声波测距仪，主要是在软件上运用VHDL （Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）编写程序并且使用MAX+plus II软件进行软硬件设计的仿真和调试，最终实现测距功能。
使用本方案的优点在于在超声波测距仪设计中采用MAX7000s系列中的EPM7128SLC84-15的CPLD器件，其最高频率可达175.4MHz，可用于组合逻辑电路、时序逻辑电路、算法、双端口RAM等的设计。
充分利用了其多达128个宏单元、68pin可编程I/O口，使该器件可以将分频功能、计数功能、显示编码功能、振荡功能全部集于一体。
因其延时平均的特点，保证了测距结果精度高、响应速度快。
该方案的缺点是方案中需要一块FPGA,一块双口RAM,还需要一块用来存储波形数据的EEPROM，那么设计成本较高。
同时在FPGA 中还要用到硬件描述语言(VHDL语言)编写程序来实现硬件电路功能。
由于EPM7128SLC84-15的算法复杂，在软件实现起来编程也复杂[7]。
方案三:采用单片机来控制的超声波测距仪是先由单片机产生一个信号，经过信号线，把信号引入到与超声波发射器相连的信号引脚上，再由超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，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停止计时。
超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离即：S=vt/2。
3.2方案论证方案一能够实现自动测距、实时显示的功能，集探伤、测距等多种功能于一体，所有运算、处理、显示都实现数字化；而且操作简单。
使用方便，所有功能都有按键控制；测量迅速、精确，结果显示直观；仪器仅仅依靠电池供电，设有低功耗模式；体积小，携带方便。
方案三计硬件简单，容易实现，测距范围适中。
测量误差可控制在士1 c m左右。