基于单片机激光测距解读
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。
单片机的激光雷达测距原理
单片机的激光雷达测距原理
单片机的激光雷达测距原理是利用激光器发出的激光束照射到目标物体上，然后通过接收器接收目标物体反射回来的激光束。
激光束的速度是已知的，因此测距可以通过记录激光束从发射到接收所经历的时间来实现。
具体原理如下：
1. 激光器发出一束激光束，该激光束朝向目标物体。
2. 激光束照射到目标物体上并被反射回来。
3. 接收器接收反射回来的激光束。
4. 单片机开始计时，记录激光束从发射到接收的时间差（也称为时间延迟）。
5. 根据光的速度和时间延迟，可以计算出激光束行进的距离。
6. 单片机可以通过进一步处理数据，获得目标物体与激光雷达的距离。
通过以上原理，单片机可以实现激光雷达对目标物体的距离测量。
此外，由于激光束是以光速传播的，因此测距的精度相对较高。
基于51单片机的手持式激光+测距仪设计与实现-毕业论文
---文档均为word文档，下载后可直接编辑使用亦可打印---1.1 课题的背景和意义 (2)1.2 国内外现况 (3)1.3 本课题主要研究内容 (4)1.最小的单芯片系统的硬件设计; (4)2.液晶屏的硬件设计; (4)3.警告声光报警电路; (4)4.硬件功能测试程序。
(4)1.4 开发环境介绍 (4)1) 开发环境 (4)2) 运行环境 (5)第二章硬件介绍 (6)2.1 STC89C52概述 (6)图2-1 51单片机管脚图 (6)1 主电源引脚 (7)2 时钟源 (7)3 控制,选通或复用 (7)4 多功能I/O端口 (7)2.2 keilC51的开发环境 (8)2.2 Nokia/诺基亚5110 LCD (9)图2-2 Nokia5110显示屏 (10)2.3 GP2Y0A02YK0F红外激光测距模块 (10)1、距离测量范围： 20 to 150 cm (10)2. 信号输出类型：电压模拟信号 (10)3. 包装尺寸：29.5×13×21.6 mm (10)4. 功耗：标称值33 mA (10)5. 供电电压：4.5 to 5.5 V (10)6.精度和采集的AD位数以及转化计算公式相关，10AD一般能达到0.1CM (10)图2-3 测距原理 (12)图2-4传感器数值曲线图 (12)第三章硬件系统介绍 (13)3.1 红外激光测距的实现构想 (13)3.2 结构框图 (13)图3-1 结构框图 (13)3.3系统硬件结构电路图 (14)图3-2 整体电路图 (14)3.3.1 ISP电路 (14)图3-3 下载与擦除电路 (15)3.3.2 稳压电路 (15)图3-4 稳压电路 (15)3.3.3 显示模块Nokia5110lcd (15)图3-5 5110显示电路 (16)3.3.4 键盘 (16)图3-6 按键 (17)3.3.5红外激光测距模块 (17)图3-7 测距模块 (17)3.3.6复位电路 (17)图3-8 复位电路 (18)3.3.7 时钟电路 (18)图3-9 时钟电路 (19)3.3.8蜂鸣器电路 (19)图3-10 蜂鸣器电路 (19)3.4测距原理与测距方法的选择 (20)3 3.1相位激光测距 (20)3.4.2脉冲法激光测距 (20)3.4.3 激光三角法测距 (21)3.4.4激光的选择 (22)1. 采用红外激光的发光二级管，结构很简单，体积小，成本较低 (23)2. 对红外的调制很简单，能够实现编码发射 (23)3. 红外线不会通过阻碍物 (23)4. 具有低耗能，反应快的特点 (24)5. 具有极强的在干扰环境下工作的能力 (24)6. 不会对环境造成污染，基本上对于人畜无害 (24)第四章软件系统设计 (25)4.1 系统软件流程图 (25)图4-1 软件流程图 (25)4.2 部分代码 (26)LCD部分 (26)c -= 32; (27)x <<= 3; (27)y <<= 1; (27)第五章实物制作与调试说明 (31)5.1 材料的选择 (31)5.2 电路板PCB的设计 (31)5.3 印刷电路板的制作 (32)5.4 单片机测试 (32)5.5 电路调试 (32)5.6 红外激光测距的调试 (33)第六章总结 (33)第一章绪论1.1 课题的背景和意义这个项目的需求是不用进行接触测量，开发出运行快速，准确度高，而且具有能够忍受强干扰，体积小，重量轻的激光测距仪。
单片机设计测距仪原理及应用
单片机设计测距仪原理及应用前超声波测距已得到广泛应用，国内一般使用专用集成电路根据超声波测距原理设计各种器，但是专用集成电路的成本较高、功能单一。
而以单片机为核心的测距仪器可以实现预置、多端口检测、显示、报警等多种功能，并且成本低、精度高、操作简单、工作稳定可靠。
本文简要介绍了利用5l系列单片机实现超声波测距的原理以及实现的方法。
1 51系列单片机的功能特点5l系列单片机中典型芯片(女[1AT89C51)采用40引脚双列直插封装(DIP)形式，内部由CPU，4kB的ROM，256 B的RAM，2个16b的定时/TO和T1，4个8 b 的工/O端I:IP0，P1，P2，P3，一个全双功串行通信口等组成。
特别是该系，使其在实际中有列单片机片内的Flash可编程、可擦除只读存储器(E~PROM)着十分广泛的用途，在便携式、省电及特殊信息保存的仪器和系统中更为有用。
该系列单片机引脚与封装如图1所示。
5l系列单片机提供以下功能:4 kB存储器;256 BRAM;32条工/O线;2个16b定时/计数器;5个2级中断源;1个全双向的串行口以及时钟电路。
空闲方式:CPU停止工作，而让RAM、定时/计数器、串行口和中断系统继续工作。
掉电方式:保存RAM的内容，停振，禁止芯片所有的其他功能直到下一次硬件复位。
5l系列单片机为许多控制提供了高度灵活和低成本的解决办法。
充分利用他的片内资源，即可在较少外围电路的情况下构成功能完善的超声波测距系统。
2 单片机实现测距原理单片机发出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tr，然后求出距离S=Ct/2，式中的C为超声波波速。
限制该系统的最大可测距离存在4个因素:超声波的幅度、反射的质地、反射和入射声波之间的夹角以及接收换能器的灵敏度。
接收换能器对声波脉冲的直接接收能力将决定最小的可测距离。
为了增加所测量的覆盖范围、减小测量误差，可采用多个超声波换能器分别作为多路超声波发射/接收的设计方法。
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。
单片机与激光技术的结合构建激光测距仪
单片机与激光技术的结合构建激光测距仪激光测距仪是一种利用激光技术实现测量距离的设备。
它广泛应用于建筑、地理测量、工业生产等领域。
随着技术的进步，单片机与激光技术的结合使得激光测距仪的性能和精度得到了极大的提升。
本文将介绍单片机与激光技术的结合，以及构建激光测距仪的原理和步骤。
一、单片机在激光测距仪中的应用单片机是一种集成电路，具有处理和控制数据的能力。
它的应用广泛，包括电子设备、通讯、仪器仪表等领域。
在激光测距仪中，单片机负责获取和处理激光信号，实现距离的测量和显示。
单片机通过驱动激光器发射激光脉冲信号，并通过接收器接收反射回来的激光信号。
通过测量激光信号的时间差，可以得到距离的信息。
单片机内部的定时器模块可以实现高精度的时间测量，从而提高测距的准确性。
二、激光测距仪的原理激光测距仪的原理基于激光光束的发射和接收。
首先，激光器发射短脉冲的激光光束。
激光光束经过透镜聚焦后，照射到目标物体上。
目标物体反射回来的光束经过另一个透镜再次聚焦，最后通过接收器接收到。
接收器接收到的光信号被转换成电信号，并输入到单片机中进行处理。
单片机通过测量发射和接收的时间差，计算出目标物体的距离。
根据光的传播速度和时间差，可以得到目标物体距离的精确数值。
最后，单片机将距离数据显示在液晶屏上。
三、构建激光测距仪的步骤1. 选择合适的激光器和接收器：激光器和接收器是激光测距仪的核心部件。
需要根据测距的精度和测量范围选择合适的激光器和接收器。
2. 连接激光器和接收器：将激光器和接收器连接到单片机的引脚上。
需要注意引脚的对应关系，并确保连接的可靠性。
3. 编程设置：使用单片机的开发工具，编写程序来控制激光器和接收器的工作。
程序需要包括采集激光信号、测量时间差、计算距离等功能。
4. 硬件调试：完成硬件连接和程序编写后，进行硬件调试。
通过示波器或者逻辑分析仪等工具，观察激光信号的波形和幅度，以及单片机处理的准确性。
5. 软件调试：在硬件调试通过后，进行软件调试。
stm32激光测距毕业设计__概述说明以及解释
stm32激光测距毕业设计概述说明以及解释1. 引言1.1 概述本篇长文介绍了关于stm32激光测距毕业设计的概述和说明。
激光测距技术作为一种精确测量目标距离的方法，在各个领域广泛应用。
通过将stm32微控制器与激光传感器相结合，可以实现高精度、快速且稳定的距离测量。
本文将详细介绍这一毕业设计项目的背景、设计要点以及硬件与软件平台选择。
1.2 文章结构本文分为五个部分进行论述。
引言部分主要对整个文章进行概述说明，以便读者能够有一个清晰的认识和理解。
第二部分将介绍stm32激光测距毕业设计的背景以及相关的设计要点，并探讨硬件与软件平台选择问题。
第三部分将详细阐述激光测距原理和技术，并解释stm32如何与激光传感器进行通信。
第四部分将详细叙述整个设计实现过程，并提供关键问题的解决方案，包括硬件设计流程和软件设计流程。
最后一部分是结论与展望，对实验结果进行分析总结，并提出存在问题的改进方向和对毕业设计的建议性意见。
1.3 目的本文的目的是为读者提供一个全面、系统的介绍和解释，使其能够深入了解stm32激光测距毕业设计的背景、原理以及实现过程。
通过对硬件设计和软件设计的流程以及关键问题解决方案进行详细说明，帮助读者理解整个项目的开发过程和技术要点。
最后，结合实验结果和总结评价，给出存在问题的改进方向和对毕业设计的建议性意见。
该篇长文旨在为相关领域研究人员提供有用的参考和指导，促进激光测距技术在更广泛范围内的应用与推广。
2. stm32激光测距毕业设计:2.1 背景介绍:在现代技术中，激光测距技术在很多领域得到广泛应用，例如自动驾驶、机器人导航、工业检测等。
本文旨在设计并实现一套基于STM32的激光测距系统，通过该系统可以准确、快速地测量目标物体的距离。
2.2 设计要点:针对激光测距系统的设计，我们需要考虑以下几个关键要点：- 精确性：设计一个精度高、误差小的激光测距系统是非常重要的。
在选择硬件和实施软件算法时要注重精确性。
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CPLD和单片机的激光测距时间间隔测量
第32卷 第4期2008年8月激 光 技 术LASER TECHNOLOGYVol .32,No .4August,2008 文章编号:100123806(2008)0420363203基于CP LD 和单片机的激光测距时间间隔测量陈佳夷,伊小素3(北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院,北京100083)摘要:为了达到提高时间间隔测量精度的目的,采用复杂可编程逻辑器件和单片机实现脉冲激光测距时间间隔测量系统中的模拟内插法的方案,设计了测量系统与测试电路,并对该方案进行了验证,得到了200p s 精度的时间间隔测量系统。
结果表明,可编程逻辑器件的使用可大大简化电路结构,使得整个系统结构简单化。
采用该设计方案的激光测距系统具有体积小、可靠性高的特点。
关键词:测量与计量;可编程逻辑器件;单片机;激光测距;时间间隔测量;模拟内插法中图分类号:P225.2 文献标识码:AT i m e i n l m ea surem en t of l a ser rang i n g ba sed on CPLD &m i croch i pCHEN J ia 2yi,YI X iao 2su(School of I nstru ment Science &Op t o 2electr onics Engineering,Beijing University of Aer onautics and A str onautics,Beijing 100083,China )Abstract:I n order t o i m p r ove the p recisi on of ti m e interval measurement in pulsed laser ranging,several inter polati on methods are used .Anal og inter polati on ti m e 2interval measure ment has advantages of high p recisi on,s mall blind area,l ong measure ment range and good linearity .Ananal og inter polati on measure ment method using comp lex p r ogra mmable l ogic device (CP LD )and m icr ochi p was p resented .Benefiting fr om the use of CP LD,the circuit beca me si m p lified .Further more,the ti m e 2interval measure ment syste m adap ted extraordinarily t o high perfor mance portable pulsed laser rangefinder for its compactness,si m p le structure and high reliability .Key words:measurement and metr ol ogy;comp lex p r ogra mmable l ogic device;m icr ochi p;laser ranging;ti m e interval measure;anal og inter polati on method 作者简介:陈佳夷(19822),男,硕士研究生,从事激光测距方面研究。
基于51单片机的测距仪
前言超声波具有指向性强，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。
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，性价比很高。
因此在液位、井深、管道长度的测量、移动机器人定位和避障等领域得到了广泛的应用。
随着经济和科学技术的发展，汽车这项代步工具也走近越来越多的家庭，与此同时交通拥挤的状况也越来越严重。
伴随着汽车带来方便的同时，各种事故也层出不穷，其中追尾、倒车碰撞则占据了很大一部分比例。
而在汽车上安装一个测距防撞报警系统则能很好的帮助解决这一问题。
泊车时，系统检测汽车与障碍物的距离并且利用LCD显示，当距离达到某设定值时实施声音报警来提醒驾驶人员。
目录总设计说明 (I)ABSTRACT (II)第1章测距仪现状及意义分析 (1)1.1 本课题研究意义 (1)1.2 国内外现状 (1)1.2.1 国内现状 (1)1.2.2 国外现状 (2)1.3 主要内容及思路 (2)第2章超声波测距原理 (3)2.1 超声波简介 (3)2.1.1 超声波的三种形式 (3)2.1.2 超声波的物理性质 (3)2.1.3 超声波对声场产生的作用 (3)2.2 超声波传感器介绍 (4)2.2.1 超声波测距原理及结构 (4)2.2.2 超声波测距的原理 (6)第3章总体设计 (7)3.1 总体设计要求 (7)3.2 方案选择 (7)3.2.1 控制芯片的选择 (7)3.2.2 超声波模块的选择 (7)第4章系统硬件电路设计 (8)4.1 整体方案设计 (8)4.1.1 系统概述 (8)4.1.2 系统框图 (8)4.2 单片机最小系统电路 (8)4.2.1 单片机介绍 (8)4.2.2 单片机最小系统 (10)4.3 HC-SR04模块 (12)4.3.1 HC-SR04模块使用器件 (12)4.3.2 超声波模块电路 (14)4.3.3 HC-SR04模块工作原理 (15)4.3.4 超声波模块电路 (16)4.4 液晶显示电路 (16)4.4.1 1602液晶简介 (16)4.4.2 液晶引脚说明 (17)4.4.3 指令介绍 (17)4.4.4 液晶的操作时序图 (21)4.4.5 液晶显示模块电路 (22)4.5 报警模块 (22)4.5.1 蜂鸣器的介绍 (22)4.5.2 蜂鸣器报警电路 (23)4.5.3 发光二极管 (23)4.5.4 报警模块电路 (23)4.6 按键输入模块 (24)第5章软件设计 (25)5.1 程序语言及开发环境 (25)5.2 程序流程图 (26)5.2.1 总体流程图 (26)5.2.2 1602液晶程序流程图设计 (27)5.2.3 超声波模块HC-SR04程序流程图设计 (27)第6章总结 (28)鸣谢 (29)参考文献 (30)附录 (30)附录一元件清单 (30)附录二原理图 (31)附录三PCB图 (32)总设计说明超声波是指频率高于20KHZ的声波。
单片机激光测距课程设计
单片机激光测距课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解单片机的基本原理，掌握其编程方法。
2. 学习激光测距的原理，理解测距过程中单片机的应用。
3. 掌握利用单片机进行激光测距的数据处理和分析方法。
技能目标：1. 能够独立设计并搭建简单的单片机激光测距系统。
2. 能够运用编程软件进行单片机程序编写，实现激光测距功能。
3. 能够对测距数据进行处理和分析，提高测距精度。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对单片机及激光测距技术的兴趣，激发探索精神和创新意识。
2. 培养学生严谨的科学态度，注重实验数据的准确性和可靠性。
3. 引导学生关注科技发展，认识到单片机技术在现实生活中的应用价值。
课程性质分析：本课程属于电子与信息技术领域，结合单片机技术和激光测距原理，具有实践性和应用性。
学生特点分析：学生处于高中年级，具备一定的物理知识和编程基础，对科技产品有较高的兴趣，喜欢动手实践。
教学要求：1. 结合课本内容，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力。
2. 激发学生的兴趣，引导他们主动参与课堂讨论和实践活动。
3. 注重培养学生解决问题的能力和团队合作精神。
二、教学内容1. 单片机原理及编程基础- 介绍单片机的基本结构、工作原理。
- 学习单片机编程语言（如C语言），掌握编程技巧。
2. 激光测距原理- 讲解激光测距的物理原理，包括光的传播、反射和接收。
- 分析激光测距技术的优缺点及其在现实中的应用。
3. 单片机激光测距系统设计- 学习激光测距传感器的工作原理及其与单片机的连接方法。
- 设计并搭建单片机激光测距系统，进行实际操作。
4. 数据处理与分析- 掌握单片机采集激光测距数据的处理方法。
- 学习使用相关软件对数据进行分析，提高测距精度。
5. 教学案例分析与讨论- 分析实际应用案例，了解单片机激光测距系统在生活中的应用。
- 开展课堂讨论，培养学生的创新意识和解决问题的能力。
教学内容安排与进度：第一周：单片机原理及编程基础第二周：激光测距原理第三周：单片机激光测距系统设计第四周：数据处理与分析第五周：教学案例分析与讨论教材章节：《单片机原理与应用》第三章：单片机编程基础；第四章：单片机外围设备及其应用；《传感器技术与应用》第二章：激光传感器及其应用。
单片机在汽车倒车测距仪中的应用设计说明
目录第 1 章引言11.1研究背景及意义11.2国外研究现状11.3研究内容及论文组成2第 2 章整体系统设计32.1方案设计与论证32.1.1控制器选择32.1.2测距传感器选择32.1.3显示子系统设计32.1.4声音报警设计42.2整体系统结构4第三章系统硬件设计43.1 MCU控制电路设计53.2超声波发射和接收电路设计63.2.1超声波发射电路设计63.2.2超声波接收器73.3 LED显示及报警电路设计83.4本章第10 节10第一章介绍1.1研究背景及意义随着现代生活节奏的加快，交通事故的发生频率也越来越高，汽车倒车提醒系统应运而生。
经调查，大多数非专业的汽车司机都希望有一只“后视眼”，可以检测到车尾的障碍物。
因此，我们需要设计一款经济实惠的倒车测距仪来解决驾驶员的“后顾之忧” 。
单芯片控制的汽车倒车测距仪就可以满足这一需求。
该测距仪将单片机的实时控制和数据处理功能与超声波测距技术和传感器技术相结合。
它可以测量和显示车辆后方障碍物与车辆之间的距离，同时发出断断续续的“哔”声报警。
, “哔”声间隙随着障碍物距离的减小而缩短。
驾驶员不仅可以直接观察显示的距离，还可以通过听觉判断车后障碍物与车辆的距离，减轻驾驶员停车和启动车辆的负担。
前、后、左、右访问带来的麻烦，可以帮助驾驶员消除盲点和视物模糊的缺陷，提高行车安全。
1.2国外研究现状汽车倒车测距仪应包括总控制器、距离传感器、语音提示和图像显示组件。
各部件有机结合，实现测距和提示功能。
蜂鸣器提示是倒车测距系统的真正开始。
哔声越大，车辆越靠近障碍物。
驾驶员虽然知道有障碍物，但无法确定障碍物与汽车的距离，对驾驶员帮助不大。
之后，液晶屏显示器的出现是一个质的飞跃，尤其是动态显示系统开始出现在屏幕显示器上。
无需挂倒档，只要启动汽车，显示屏上就会出现汽车图案，显示与车辆周围障碍物的距离。
动态显示，色彩清晰漂亮，外形美观，可直接粘贴在仪表板上，安装非常方便。
基于单片机的激光测距系统设计
基于单片机的激光测距系统设计作者：杨光照许春晖张德浩郑莎谭明香来源：《中国新技术新产品》2012年第10期摘要：目前激光测距已得到广泛应用，国内一般使用专用集成电路根据激光测距原理设计各种测距仪器，但是专用集成电路的成本较高、功能单一。
而以单片机为核心的激光测距仪器可以实现预置、多端口检测、显示、报警等多种功能，并且成本低、精度高、操作简单、工作稳定可靠。
本文简要介绍了利用MCS-51系列单片机实现激光测距的原理以及实现的方法。
关键词：脉冲激光；单片机；测距仪中图分类号：TP27 文献标识码：A引言距离测量技术的发展经历了漫长的过程，测距技术最早是从接触式测量开始的，由于它在实际应用中的局限性，促进了非接触式测量技术的发展，其中电磁波测距技术是测量学发展史上的重要事件。
第二次世界大战前后开始应用于测量领域，最初是雷达，主要是空中目标定位或空中测距。
它不仅提高了测距的速度和精度，而且实现了非接触式测量，还为测量仪器和测量作业自动化创造了条件。
而在高速现代化的今天，诸如激光测距等技术也已经涌现并在快速发展，在工业生产的应用日渐广泛。
本文将针对高精度短程脉冲激光测距技术开展研究工作，研究在提高短程激光测距系统的测量精度基础上，如何使用单片机代替专用集成电路作为激光测距仪的控制核心，实现多种功能与操作简单化的目标。
1 脉冲激光测距技术原理一个典型的激光测距系统应具备以下几个单元：激光发射单元，激光接收单元，距离计算与显示单元，准直与聚焦单元，如图-1所示。
系统工作时，激光由发射单元发出，以光速到达目标物后反射回来，被接收单元接收，通过距离计算与显示单元得到目标物距离。
本文主要研究的是脉冲测距法。
目前，脉冲激光测距获得了广泛的应用。
脉冲激光测距利用激光脉冲持续时间极短，能量在时间上相对集中。
图-1激光测距系统原理框图瞬时功率很大(可达兆瓦)的特点。
其基本原理是：在测距点向被测目标发射一束短而强的激光脉冲，光脉冲发射到目标上后其中一小部分激光反射到测距点被光功能接收器所接收。
基于单片机的激光测距仪设计
基于单片机的激光测距仪设计作者：***来源：《科学与财富》2020年第12期摘要：常规的基于集成电路的激光测距仪设计方法操作繁琐、成本高。
基于单片机设计的激光测距仪则可以执行预置、检测、显示、报警等多种操作，同时相对于专用集成电路来说成本更低，更易操作简单可靠。
基于此，本文基于脉冲回波测距原理，基于单片机开发了一种广泛使用的激光测距仪。
关键词：单片机;激光测距仪;设计;脉冲回波测距技术的发展始于接触式测距技术，接触式测距适用性较差，非接触测距技术应运而生，尤其是电磁波测距技术的诞生于应用是测量技术发展史的里程碑。
最初被用于雷达测距定位，大大提升了距离测量的精度和速度，也为测量操作的自动化提供了技术支撑。
当前，激光测距在工业生产中的应用正变得越来越普遍。
基于此，本文针对脉冲回波激光测距仪器设计思路进行了简要论述，并探讨如何基于单片机设计激光测距仪，以丰富激光测距仪的功能，提高其测量精度，简化激光测距操作。
1脉冲回波激光测距仪设计思路本次设计基于脉冲回波法测距原理开发出一种激光测距仪。
当发射探针发射的激光与障碍物碰撞时会被反射，接收探针会接收到反射的激光。
设计发射探针、接收探针使其位于同一位置。
如果激光从发射到接收用时为t，则激光从探针反射至反射面用时为t/2。
激光探针、反射面的距离S可以通过以下公式算得：其中c表示大气环境中的光传播速度;t表示激光从发射到被接收的用时因为在实际制作过程中缺少光纤，而激光器和光电二极管的端面形状面积相差很大与上文中的数学模型中所设的理想条件差距过大，所以采用回波法代替，无光纤时可正常使用而在拟合光纤后仅需在算法时间t中减去激光在光纤中的传播时间即可。
激光发射与接收模型与上文光纤探针基本相同，不过发射光斑与接收面积的比值更大。
激光器经方波调制后为脉冲信号，因为漫反射及发射角等问题光电二极管采集到为类正弦信号，为方便后续处理需将正弦信号变成高低电平，及做比较处理大于均值的值记为高电平，其余值记为0。
基于单片机激光测距毕业设计
基于单片机激光测距毕业设计本科生毕业设计基于单片机的激光测距院系电气信息工程学院专业电子信息工程班级学号学生姓名联系方式指导教师职称：2011年 5 月独创性声明本人郑重声明：所呈交的毕业论文（设计）是本人在指导老师指导下取得的研究成果。
除了文中特别加以注释和致谢的地方外，论文（设计）中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果。
与本研究成果相关的所有人所做出的任何贡献均已在论文（设计）中作了明确的说明并表示了谢意。
签名：年月日授权声明本人完全了解许昌学院有关保留、使用本科生毕业论文（设计）的规定，即：有权保留并向国家有关部门或机构送交毕业论文（设计）的复印件和磁盘，允许毕业论文（设计）被查阅和借阅。
本人授权许昌学院可以将毕业论文（设计）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、汇编论文（设计）。
本人论文（设计）中有原创性数据需要保密的部分为（如没有，请填写“无”）：签名：年月日指导教师签名：年月日摘要激光具有高亮度、高方向性、高单色性和高相干性等优点，所以，利用激光传感器技术和自动控制技术相结合的测距方案中，激光测距是目前应用最普遍的一种，本课题介绍了激光传感器的原理和特性，以及Atmel公司的AT87C51单片机的性能和特点，并在分析了激光测距的原理基础上，指出了设计测距系统的思路和所需考虑的问题，给出了以AT87C51单片机为核心的低成本，高精度。
微型化数字显示激光测距的硬件电路和软件设计方法，该系统设计合理，工作稳定，能量良好，检测速度快，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应用的要求。
关键字：激光；测距；单片机ABSTRACTLaser possesses high brightness, high directional, high monochromatic and high coherence wait for an advantage, therefore, by using laser sensor technology and automatic control technology in combination of measurement program, laser range is most broadly applied , the subject of laser sensors is introduced, and the principle and characteristics of single chip AT87C51 Atmel company performance and characteristics, and analyzes the principle of laser range finder, points out the basis of ideas and design ranging system needed consider the question, given a AT87C51 singlechip is low cost, high precision. Miniaturization digital display laser ranging hardware circuit and software design method, the system design is reasonable, stable work, energy, detection speed, good simple calculation. Easy to achieve real-time control, and the precision in measurement can reach the request of industrial applications.Key word: laser; ranging; microcontroller目录1 绪论 12 激光测距的基础 22.1 激光测距设计的思路 22.2 激光测距设计的原理 32.3 本激光测距设计的要求 42.4 本论文的主要研究内容 43 脉冲激光测距系统设计 53.1 激光测距仪系统结构 53.2 激光脉冲发生电路 63.3 脉冲激光接收电路7光电检测传感器的比较选择7雪崩光电二极管APD 8雪崩光电二极管APD的反向偏压 9 电路工作原理9电压控制反馈电路10放大电路124 计时及显示部分设计144.1 计时部分14计时原理 14内插法14利用单片机和CPLD实现模拟内插 15 4.2 距离计算部分17最小系统17计算部分子程序设计184.3 计算机控制LED显示部分19LED说明1974HC573说明20控制的LED显示部分电路设计21显示部分程序设计234.4 系统控制部分设计245 误差分析及总结 255.1 误差分析255.2 总结展望26参考文献27附录28致谢321 绪论二十世纪以来，激光传感器技术日趋成熟，并开始大量应用于测距系统。
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本科生毕业设计基于单片机的激光测距院系电气信息工程学院专业电子信息工程班级学号学生姓名联系方式指导教师职称：2011年 5 月独创性声明本人郑重声明：所呈交的毕业论文（设计）是本人在指导老师指导下取得的研究成果。
除了文中特别加以注释和致谢的地方外，论文（设计）中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果。
与本研究成果相关的所有人所做出的任何贡献均已在论文（设计）中作了明确的说明并表示了谢意。
签名：年月日授权声明本人完全了解许昌学院有关保留、使用本科生毕业论文（设计）的规定，即：有权保留并向国家有关部门或机构送交毕业论文（设计）的复印件和磁盘，允许毕业论文（设计）被查阅和借阅。
本人授权许昌学院可以将毕业论文（设计）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、汇编论文（设计）。
本人论文（设计）中有原创性数据需要保密的部分为（如没有，请填写“无”）：签名：年月日指导教师签名：年月日激光具有高亮度、高方向性、高单色性和高相干性等优点，所以，利用激光传感器技术和自动控制技术相结合的测距方案中，激光测距是目前应用最普遍的一种，本课题介绍了激光传感器的原理和特性，以及Atmel公司的AT87C51单片机的性能和特点，并在分析了激光测距的原理基础上，指出了设计测距系统的思路和所需考虑的问题，给出了以AT87C51单片机为核心的低成本，高精度。
微型化数字显示激光测距的硬件电路和软件设计方法，该系统设计合理，工作稳定，能量良好，检测速度快，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应用的要求。
关键字：激光；测距；单片机ABSTRACTLaser possesses high brightness, high directional, high monochromatic and high coherence wait for an advantage, therefore, by using laser sensor technology and automatic control technology in combination of measurement program, laser range is most broadly applied , the subject of laser sensors is introduced, and the principle and characteristics of single chip AT87C51 Atmel company performance and characteristics, and analyzes the principle of laser range finder, points out the basis of ideas and design ranging system needed consider the question, given a AT87C51 singlechip is low cost, high precision. Miniaturization digital display laser ranging hardware circuit and software design method, the system design is reasonable, stable work, energy, detection speed, good simple calculation. Easy to achieve real-time control, and the precision in measurement can reach the request of industrial applications.Key word: laser; ranging; microcontroller1 绪论 (1)2 激光测距的基础 (2)2.1 激光测距设计的思路 (2)2.2 激光测距设计的原理 (3)2.3 本激光测距设计的要求 (4)2.4 本论文的主要研究内容 (4)3 脉冲激光测距系统设计 (5)3.1 激光测距仪系统结构 (5)3.2 激光脉冲发生电路 (6)3.3 脉冲激光接收电路 (7)3.3.1 光电检测传感器的比较选择 (7)3.3.2 雪崩光电二极管APD (8)3.3.3 雪崩光电二极管APD的反向偏压 (9)3.3.4 电路工作原理 (9)3.3.5 电压控制反馈电路 (10)3.3.6 放大电路 (12)4 计时及显示部分设计 (14)4.1 计时部分 (14)4.1.1 计时原理 (14)4.1.2 内插法 (14)4.1.3 利用单片机和CPLD实现模拟内插 (15)4.2 距离计算部分 (17)4.2.1单片机最小系统 (17)4.2.2 计算部分子程序设计 (18)4.3 计算机控制LED显示部分 (19)4.3.1 LED说明 (19)4.3.2 74HC573说明 (20)4.3.3单片机控制的LED显示部分电路设计 (21)4.3.4 显示部分程序设计 (23)4.4 系统控制部分设计 (24)5 误差分析及总结 (25)5.1 误差分析 (25)5.2 总结展望 (25)参考文献 (27)附录 (28)致谢 (32)1 绪论二十世纪以来，激光传感器技术日趋成熟，并开始大量应用于测距系统。
八十年代，远程、中程、近程的激光测距主要采用YAG激光器，但随着半导体激光二极管LD技术的出现和日臻完善，开始应用于中、短程测距和成像雷达之中，它具有体积小、重量轻、结构简单、使用方便、对人眼安全等一系列优点。
九十年代国内外开始大力发展LD激光测距雷达和成像雷达，在中、短程激光雷达应用方面逐渐取代YAG激光雷达的趋势。
近年来发展了一种便携式、对人眼安全、无合作目标、低价的适用于家庭的LED激光测距仪。
2 激光测距的基础激光是20世纪以来，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发明，被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”和“奇异的激光”。
它的亮度为太阳光的100亿倍。
它的原理早在1916 年已被著名的美国物理学家爱因斯坦发现，但直到1960 年激光才被首次成功制造。
激光是在有理论准备和生产实践迫切需要的背景下应运而生的，它一问世，就获得了异乎寻常的飞快发展，激光的发展不仅使古老的光学科学和光学技术获得了新生，而且导致整个一门新兴产业的出现。
当前激光技术的应用远远超出了军事领域，它己渗入到人类活动的各个方面。
在科学研究、军事技术、能源开发、工农业生产、信息产业及医疗卫生等方面，激光也正作为新的技术发挥着巨大的作用，融入到我们的日常生活中。
诸如文化、娱乐、商业贸易等等。
总之，当今激光及其相关技术已经成为一个与人类社会息息相关、不可缺少的庞大产业。
相信在新的世纪，激光技术将会给人类的生活带来全新的改变。
军用激光技术是早期激光开发最活跃领域，最早的激光军用产品就是激光雷达和激光瞄准器。
当前高精度激光制导武器、激光目标自动识别系统、目标自动跟踪系统以及远距离目标杀伤评估系统正在逐渐完善。
2.1 激光测距设计的思路测量距离的方法有很多种，短距离的可以用米尺、卷尺，中远距离的可以用超声波测距仪，远距离的可以用红外线，激光也适用于远距离的测距，因为激光在空气中的传播速度稳定，可认为是光速，由CPLD时间间隔测量模块和单片机负责计时，CPLD时间间隔测量模块使用40MHZ晶振，所以此系统的测量精度理论上可以达到100ps。
激光的方向性好，能量集中，在介质中的传播距离远，等优点，所以激光可以用于距离的测量。
利用激光测量距离设计也比较方便，计算处理容易实现，并且在精度上也能够达到要求。
激光测距传感器有脉冲式和相位式，脉冲激光法测距和相位激光法测距有以下几项优点：(1) 在平均光功率输出相同的条件下，脉冲光波型激光测距仪可测量的距离比连续光波型激光测距仪要长的多。
因为脉冲激光通常有很高的瞬间输出光功率，使较远处的目标物仍能够反射回足够被检测到的光信号强度。
(2) 测距速度快。
脉冲激光测距只需要收到回波脉冲马上结束计时，所以其单次测量所需要的时间非常短。
而相位法所测量的是两个“连续信号”间的相对相位差，因此在测量时间上较长。
(3) 不需要合作目标，隐蔽性和安全性好。
连续波激光测距通常需要在目标处放置反射装置用以提高回波功率，而脉冲激光测距的瞬时功率很高，不需要目标有合作性，这在很多应用环境下，特别是军事用途是非常重要的；另一个方面，脉冲波激光测距由于是在瞬时发射激光脉冲，其隐蔽性和安全性均较高。
考虑到以上脉冲式激光和相位式激光测距的以上优缺点，和实际设计应用时要满足体积小、功耗低、高重频、测距速度快等特点，本文采用简单的单脉冲激光测距法作为整体系统的测距方式。
2.2 激光测距设计的原理发射器发出的激光以速度V 在空气中传播，在到达被测物体时被反射返回，由光电探测器接收，其往返时间为T ，由S=VT/2即可算出被测物体的距离，由于激光是光的一种，其速度V 可认为是8310 m/s 即0.3m/ns ，在使用时，可认为速度是不变的。
如图:图2.2 激光测距原理图对于时间间隔T 的测量，本文采用了单片机和CPLD 实现的模拟内插法，打开开关后，单片机的晶振结构会产生一定频率的等时间间隔的脉冲序列，单片机处于工作状态下，当第一次接收到激光测参考信号时，单片机控制CPLD的计数功能开始计时，直到接收部分接收到回波信号，单片机控制停止计时，得到时间间隔分为三个部分（TA、TB、T），再由单片机软件计算出被测物的距离，传送到LED显示系统，由LED显示。
2.3 本激光测距设计的要求(1) 利用激光接收和发射探头接收和发生激光；(2) 该激光系统可以实现各种距离的测量；(3) 能够按键启动/停止，使用单片机进行数据测量，并可以把测量的数据经过LED数字显示。
2.4 本论文的主要研究内容本文第一章对各种激光测距方法的原理进行了总结，将脉冲波激光测距和相位激光测距进行了比较。
第二章对激光测距的理论基础，对脉冲激光测距系统硬件部分进行了阐述，给出了可供参考的激光发射电路原理框图。
第三章对脉冲激光接收电路的各个环节进行了详细的叙述。
第四章对本文采取的CPLD的计时及其控制的LED显示系统做了介绍,并给出了单片机控制的LED显示硬件系统及软件设计。
第五章对系统中可能出现的测量误差进行了分析，并进行了总结，出了将来可以改进的几个方面。
3 脉冲激光测距系统设计3.1 激光测距仪系统结构激光测距系统主要由单片机系统及显示电路、激光发射电路、检测接收电路、CPLD 时间间隔计时部分组成。