超声波传感器单片机课程设计
单片机超声波距离传感器课程设计
标准文档太原科技大学TAIYUAN UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY单片机原理及其应用课程设计—距离传感器设计学号：XXXXXXX班级：SXXXXXXXXX姓名：XXX指导教师：XXXXX日期：2016.01.04课程设计任务书班级: XXXXXXX姓名： XXX设计周数: 1 学分: 1指导教师: XXX设计题目: 距离传感器设计目的及要求:目的：1.熟悉手工焊锡的常用工具的使用及其维护与修理。
2.基本掌握手工电烙铁的焊接技术，能够独立的完成简单电子产品的安装与焊接。
熟悉电子产品的安装工艺的生产流程。
3.熟悉印制电路板设计的步骤和方法，熟悉手工制作印制电板的工艺流程，能够根据电路原理图，元器件实物设计并制作印制电路板。
4.熟悉常用电子器件的类别、型号、规格、性能及其使用范围，能查阅有关的电子器件图书。
5.能够正确识别和选用常用的电子器件，并且能够熟练使用普通万用表和数字万用表。
6.掌握和运用单片机的基本内部结构、功能部件、接口技术以及应用技术。
7.各种外围器件和传感器的应用；8.了解电子产品的焊接、调试与维修方法。
要求：1.学生都掌握、单片机的内部结构、功能部件，接口技术等技能；2.根据题目进行调研，确定实施方案，购买元件，并绘制原理图，焊接电路板，调试程序；3.焊接和写汇编程序及调试，提交课程设计系统（包括硬件和软件）；.4.完成课程设计报告设计内容和方法:（根据自己的具体情况编写）用STC89C52单片机和超声波模块组成一个简单的电路，利用超声波发出的高频波莱测距离，并在数码管上显示。
方法：利用Altisium Designer summer09设计电路图，再用电烙铁将实物焊接到实验电路板上，通过电脑的串口写入一段程序到单片机中，实现单片机的计算显示作用设计说明书要求: 应先把超声波模块的线连接到单片机的串口上再供电。
目录绪论 (4)第二章总体设计 (5)第三章硬件部分 (9)第四章软件部分 (14)第五章总结 (18)附录 (20)绪论超声波是指频率在20kHz以上的声波，它属于机械波的范畴。
单片机原理与接口技术课程设计-单片机与超声波测距
“单片机原理与接口技术”课程设计项目结题报告项目名称：单片机与超声波测距组别：难度系数：中等选题项目成员：学院名称：填写日期：2018年1月2日指导老师：2018.1.2．一、项目团队成员及分工简介团队成员：具体分工本小组组长，项目牵头人，主程序设计与编写。
项目的主要架构，各个功能的设计与实现都是由他完成，同时也安排分配组员人力，组织会议。
后期对于超声波设备的选型与采购，以及对于设备的调试也是由他完成，是小组的重要技术人员。
辅助组长编程，文案资料整理。
文案资料整理，查找阅读超声波设备的资料，帮助组长生成字模。
二、项目方案设计（一）项目预期要求项目设计书上有如下的要求：利用超声传感器回波，实现距离检测，液晶屏上显示被测距离。
因此，我的设想是，能够选到合适的元器件，我们在单片机上使能一个输入管脚和一个输出管脚。
在输出管脚触发一个命令之后，可以把超声波信息以某种形式传递回单片机，再进行数据处理，最后显示出来。
然后除了基本的测距功能之外，我还想要做出一些额外功能，最大化我们项目的实用性。
因此，我想出了测距模式，调试模式和计时模式三大基本功能。
测距模式就是最简单的超声波测距并显示的功能，在操作简单的前提下尽可能直观的看到被测距离的各项信息。
计时模式是我想要的一个附加功能，用于除了测距之外，满足计时需求，在某些场合下也可以发挥作用。
液晶屏的显示也是一项难点，怎样才能把复杂的数字直观的显示出来呢，怎样把数字字母乃至汉字以点阵的模式显示出来，而且可以实时变化，有各个不同的界面。
我想要的，预期的项目成型是这样的，可以简单的按键点按操作，在按键按下后立刻进行数据处理，然后最后把测量信息完整美观的显示在液晶屏幕上面。
除了可以看见的人机交互部分，内部的算法我也希望可以做到直观而且准确，精准。
同时，额外功能也要经可能的准确易用，最好可以一个按键就对应一个功能，然后在不同的功能间切换的同时，屏幕上也可以有所指示，可以让用户用的舒服，也要尽可能的降低用户的学习成本，让使用者可以快速上手。
单片机课程设计-超声波测距系统
目录第1章总体设计原理 (7)1.1 超声波测距原理 (7)1.2单片机设计思路 (7)1.3 超声波测距系统框图 (8)第2章系统硬件设计 (9)2.1超声波模块电路设计思路 (9)2.2 数码管显示电路设计思路 (9)2.3 键盘连接电路设计思路 (10)第3章系统软件设计 (11)3.1 程序设计总流程图 (11)3.2 显示程序设计流程 (12)第4章调试结果 (13)实验总结 (14)附录 A 整体电路图 (15)附录B 程序清单 (16)第1章总体设计思路1.1 超声波测距原理超声波传感器在测量过程中，超声测距器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)*V 式中 L——被测距离；△T——发射波和反射波之间的时间间隔；V——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。
图1-1 超声波测距原理1.2单片机设计思路我们的设计是基于STC89C52单片机的一个超声波测距系统，利用单片机的一个I/O口输出一个10us以上的高电平给超声波模块的控制端，当超声波模块的控制端接受到这个高电平时，其发射端就开始发射40Hz的超声波，同时发射端会输出一个高电平信号，当检测到这个高电平信号的时候单片机开始启动定时器计时，当发射端接收到超声波的返回信号时，发射端会输出一个低电平信号，此时单片机停止计时。
通过得到的定时器计时的时间可以计算出被测物与超声波发射探头的距离。
然后通过计算出的距离送到四位一体数码管进行显示。
单片机的P0口控制数码显示管的段，P2.0-P2.3口控制数码显示管的四个位。
单片机课程设计超声波测距仪的设计
********* 大学****学院本科生课程设计课程名称：单片机课程设计题目：超声波测距仪专业班级：08 电信学生姓名： *******学生学号： *******日期： 2011年6月14指导教师： *******科文学院教务部印制指导教师签字：年月日目录目录 (I)摘要 (II)ABSTRACT (II)1 绪论 (1)1．1设计背景 (1)1.2设计目的 (1)1.3基本原理 (1)2 设计方案简述 (2)2.1方案讨论 (2)2.2方案论证 (2)3 详细设计 (3)3.1硬件设计 (3)3.1.1 AT89S52外围电路设计 (3)3.1.2数码管显示电路设计 (4)3.1.3超声波发射电路设计 (5)3.1.4超声波接收 (6)3.2软件部分 (7)3.2.1系统软件设计说明 (7)3.2.2编程语言的选择 (7)3.2.3超声波测距仪的算法设计 (7)3.2.4主程序流程图 (8)3.2.5超声波发生子程序和超声波接收中断程序 (9)3.2.6系统的软硬件的调试 (10)4 设计结果及分析 (11)5 总结 (12)参考文献 (13)附录1 (14)附录2 (15)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。
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日常使用的要求。
设计的超声波测距器利用超声波传输中距离与时间的关系，采用以AT89S52单片机为核心进行控制及数据处理，最终完成低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距器的硬件电路和软件设计。
该测距器主要由超声波发射器电路、超声波接收器电路、单片机控制电路、系统电源电路及显示电路构成。
整个程序采用模块化设计，由主程序、发射子程序、接收子程序、显示子程序等模块组成。
各探头的信号经单片机综合分析处理，实现超声波测距器的各种功能。
在此基础上设计了系统的总体方案，最后通过硬件和软件实现了各个功能模块。
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。
超声波传感器课程设计报告
西安广播电视大学课程设计报告（理、工、农、医用）年（季）：专业：机械设计与制造（本）课程：传感器与测试技术姓名：＿＿学号：成绩：摘要摘要超声波具有指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播距离较远等优点，因而，在利用传感器技术和自动控制技术相结合的测距方案中，超声波测距是应用最普遍的一种，并且在测量精度方面也能达到自动化的使用要求，它广泛应用于倒车雷达、水位测量、建筑施工工地以及一些工业现场。
超声波测距的原理是利用超声波的发射和接受，根据超声波传播的时间来计算出传播距离。
实用的测距方法有两种，一种是在被测距离的两端，一端发射，另一端接收的直接波方式，适用于身高计；一种是发射波被物体反射回来后接收的反射波方式，适用于测距仪。
此次设计采用反射波方式。
超声波测距仪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三部分。
单片机采用AT89C51或其兼容系列。
采用12M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P1.0端口输出超声波换能器所需的40kHz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74LS244驱动，位码用PNP三极管8550驱动。
本课题详细介绍了超声波传感器的原理和特性，以及Atmel公司的AT89S51单片机的性能和特点，并在分析了超声波测距的原理的基础上，指出了设计测距系统的思路和所需考虑的问题，给出了以AT89S51单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪的硬件电路和软件设计方法。
该系统电路设计合理、工作稳定、性能良好、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实用的要求关键词超声波Ultrasonic单片机AT89S51 MCU AT89S51 测距Ranging目录摘要·1关键词·11.引言·11.1单片机超声波测距系统框图·12.超声波测距工作原理·22.1超声波传感器·32.1.1超声波发生器·32.1.2压电式超声波发生器原理·32.1.3单片机超声波测距系统构成·33.设计方案·43.1关于AT89S51单片机·43.2超声波测距单片机系统·53.3超声波发射和接收电路·63.4显示电路·73.5供电电路·73.6报警输出电路·84.软件设计·84.1软件设计方法·84.1.1主程序设计·84.2超声波测距程序流程图·94.3超声波测距程子序流程图·105.调试与性能分析·105.1调试步骤·105.2性能分析·11致谢·11参考文献·121引言传感器技术是现代信息技术的主要内容之一。
基于单片机的超声波测距课程设计
第1章总体设计方案1.1 总体设计方案方案一基于单片机的超声波测距系统，是利用单片机编程产生频率为 40kHz 的方波，经过发射驱动电路放大，使超声波传感器发射端震荡，发射超声波。
超声波波经反射物反射回来后，由传感器接收端接收，再经接收电路放大、整形，控制单片机中断口。
其系统框图如图 1.1 所示。
图1.1这种以单片机为核心的超声波测距系统通过单片机记录超声波发射的时间和收到反射波的时间。
当收到超声波的反射波时，接收电路输出端产生一个负跳变，在单片机的外部中断源输入口产生一个中断请求信号，单片机响应外部中断请求，执行外部中断服务子程序，读取时间差，计算距离，结果输出给 LED 显示利用单片机准确计时，测距精度高，而且单片机控制方便，计算简单。
许多超声波测距系统都采用这种设计方法。
方案二基于CPLD 的超声波测距系统，这种测距系统采用CPLD(Complex Programmable Logic Device) 器件，运用VHDL(Very High Speed Integrated Circuit Hardware DescriptionLanguage) 编写程序，使用MAX+plusII 软件进行软硬件设计的仿真和调试，最终实现测距功能。
CPLD 器件内部的宏单元是其最基本的模块，能独立地编程为 D 触发器、T 触发器、RS 触发器或JK 触发器工作方式或组合逻辑工作方式。
它的这种特性非常适用于本系统，可将本系统所需要的分频功能、计数功能、振荡器、七段码显示全部由MAX 来实现，而只需在外部配上适当的超声波传感器、接收和发送电路，即可组成一个测量精度高、性能稳定、响应速度快且具有显示功能的超声波测距仪。
本系统利用CPLD 器件控制超声波的发射，并对超声波发射至接收的往返时间进行计数，将计算结果在LED 上显示出来。
配合使用MAX+plusII 开发软件，可集设计输入、设计处理、设计校验和器件编程于一体，集成度高，开发周期短。
单片机课程设计超声波测距离
超声波测距系 统的功耗：功 耗较低，适合
长时间使用
评估指标：包括测量精度、 响应速度、稳定性等
测试方法：采用标准测试方法， 如距离测量误差、响应时间等
改进建议：针对测试结果，提 出改进方案，如优化算法、提
高硬件性能等
评估结果：对改进后的系统性 能进行再次评估，确保达到预
期效果
总结与展望
课程设计目标：掌握超声波测距原 理，提高实践能力
提高稳定性：通过 优化硬件设计和软 件算法，提高系统 的稳定性
拓展应用领域：将 超声波测距技术应 用于更多领域，如 机器人、无人机等
感谢您的观看
汇报人：
测试条件：温度、湿度、光照、 噪音等
测试方法：静态测试、动态测 试、模拟测试等
准备测试环境：确保测 试环境无干扰，温度适
宜，湿度适中
连接测试设备：将超声 波测距系统与测试设备 连接，确保连接稳定
设定测试参数：设定测 试距离、测试次数、测
试精度等参数
启动测试：启动超声波 测距系统，开始测试
记录测试数据：记录测 试过程中的距离、时间、
超声波传感器通过发射超声波信号，接收反射信号，计算距离 超声波传感器由发射器、接收器和信号处理电路组成 发射器发出超声波信号，接收器接收反射信号，信号处理电路计算距离 超声波传感器的测量精度与发射频率、接收灵敏度、信号处理算法等因素有关
超声波测距原理：通过测量超声波在空气中的传播时间和距离，计算目标物体的距离 误差来源：超声波在空气中的传播速度、温度、湿度、气压等环境因素的影响 误差分析：通过实验数据，分析误差来源和影响程度，提出改进措施 误差补偿：通过软件或硬件方法，对误差进行补偿，提高测量精度
● 优势： a. 控制精度高：可以精确控制超声波发射和接收的时间 b. 响应速度快：可以快速响应超声波信号的变化 c. 功耗低：适合长时间连续工作 d. 体积小：便于携带和安装
基于超声波传感器的测距系统设计课程设计说明书（可编辑）
基于超声波传感器的测距系统设计课程设计说明书课程设计说明书成绩题目基于超声波传感器的测距系统设计课程名称检测技术及系统课程设计1.课程设计应达到的目的通过对本课程的设计,使学生掌握常见被测量的检测原理、方法和技术,了解国内外对这些工程量进行测控的系统组建原理,通过对检测系统的设计与分析,增强学生理解和运用所学知识来解决实际问题的能力,逐步掌握根据具体测控要求、性能指标设计出先进测控系统的方法和技术。
2.课程设计题目及要求题目:基于超声波传感器的测距系统设计要求:(1)测距范围:0~200mm,测距精度:±1mm;(2)根据题意,明确测距系统性能指标及系统能完成的功能;(3)根据系统要求,选择合适的传感器;(4)设计传感器测量电路;(5)选择单片机的品种、型号,设计单片机的外围测量电路;(6)计算有关的电路参数,有条件的情况下,根据实验室现有设备进行实验数据的测取,明确测量电路输出与被测非电量的关系;(7)画出系统原理框图(此部分放在说明书的开始);(8)画出系统电路图,最好用PROTEL画;(9)在说明书中详细说明本系统工作原理。
3.课程设计任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书、图纸、实物样品等要求〕给出设计说明书一份;有条件的情况下尽量给出必要的实验数据;在说明书中附上完整的系统电路原理图(手画或用PROTEL画)。
4.主要参考文献李现明,吴皓编著.自动检测技术.北京:机械工业出版社,2009徐仁贵.单片微型计算机应用技术.北京:机械工业出版社.2001陈爱弟.Protel99实用培训教程.北京:人民邮电出版社.20005.课程设计进度安排起止日期工作内容13年6月3日布置设计任务,熟悉课题,查找资料;13年6月4日结合测控对象,选择合适的传感器,理解传感器性能;13年6月5日做实验,设计传感器测量电路,选择合适的单片机,设计其外围电路;13年6月6日设计电路参数,有条件情况下,在实验室进行实验,进一步理解测量电路输入输出关系;13年6月7日继续设计论证电路参数,完善系统设计方案;13年6月8日查找资料,理解系统各部分工作原理;13年6月9日理清系统说明要点,着手设计说明书的书写;13年6月13日书写设计说明书,充分理解系统每一部分作用;13年6月14日上午完善设计说明书,准备设计答辩。
肖如意基于单片机的超声波测距仪课程设计毕业设计完整版
肖如意基于单片机的超声波测距仪课程设计毕业设计完整版一、课程设计题目基于单片机的超声波测距仪二、设计背景和意义超声波是一种拥有高频、长波长及较强穿透力的机械波。
在工程应用中，超声波的使用呈现日益广泛的趋势。
其测距原理主要是通过发送超声波，然后测量超声波的反射时间从而计算出传感器与目标之间的距离。
这种测距方式在许多领域上得到了广泛应用，如汽车防撞系统、物体检测控制等。
本课程设计旨在设计一种基于单片机的超声波测距仪。
该测距仪可以方便、精准地测量传感器与目标之间的距离，实现对距离的精准测量，并具有较高的普适性和实用性。
三、设计内容和步骤1、课程设计的原材料需求硬件：AVR单片机ATmega16、LCD液晶显示屏、SR04型超声波传感器，线路板、一些接口电路以及电源电路。
软件：Keil开发工具、Proteus仿真软件。
2、设计步骤a. 硬件设计1）搭建电路：尽量精简的电路设计；2）电路测试：一个小测试仪器能够帮助校正或调试。
b. 软件设计1）按照Keil开发工具的规则进行编写；2）编译程序，并将编译生成的hex文件烧到单片机中；3）使用Proteus仿真软件进行框架测试。
c. 手动测量1）利用钢尺和细线确保和计算机上所得数据的一致性。
2）测量对齐，以确保测量结果的准确度和精密度。
四、开发难点1、硬件难点超声波传感器工作时会产生较大的电磁干扰，因此需要对传感器的电路进行防干扰解决方案的设计。
同时，为了实现数据采集的精准性，要尽量减少电路中的噪声以及时钟延迟等问题，同时也要保证功耗的可控性。
2、软件难点软件难点主要在于实现数据的精准测量和实时显示。
需要精准计算超声波传感器与目标的距离，并将其实时转化为数字信号，以便在LCD屏幕上进行直观显示。
3、数据处理难点在实现数据处理过程中，需要考虑到数据采集的实时性和稳定性，同时需要对采集到的数据进行统计分析和处理，以便后期对其进行优化。
五、设计方案实现与效果通过几次呱呱叫之后，本设计完成了。
单片机课程设计_智能超声波测距小车设计
单片机系统课程设计成绩评定表设计课题：智能超声波测距小车设计学院名称：电气工程学院专业班级：学生姓名：学号：指导教师：设计地点：设计时间：指导教师意见：成绩:签名：年月日单片机系统课程设计设计课题：智能超声波测距小车设计学院名称：电气工程学院专业班级：学生姓名：学号：指导教师：课程设计地点：课程设计时间：单片机系统课程设计任务书学生姓名专业班级学号题目智能超声波测距小车设计课题性质工程设计课题来源选题指导教师主要内容（参数）利用89C51设计智能小车超声波测距，实现以下功能：1.智能小车能够按照给定的程序进行运动，包括前进、后退、左拐、右拐的运动控制。
2.小车运动过程中，超声波测距模块正常工作，并将结果显示在1602液晶显示屏上。
任务要求（进度）第1-2天：熟悉课程设计任务及要求，查阅技术资料，确定设计方案。
第3-4天：按照确定的方案设计单元电路。
要求画出单元电路图，元件及元件参数选择要有依据，各单元电路的设计要有详细论述。
第5-6天：软件设计，编写程序。
第7-8天：实验室调试。
第9-10天：撰写课程设计报告。
要求内容完整、图表清晰、文理流畅、格式规范、方案合理、设计正确，篇幅合理。
主要参考资料[1] 张迎新．单片微型计算机原理、应用及接口技术（第2版）[M]．北京：国防工业出版社，2004[2]伟福LAB6000系列单片机仿真实验系统使用说明书[3] 阎石．数字电路技术基础（第五版）．北京：高等教育出版社，2006审查意见系（教研室）主任签字：年月日目录1 概述 (4)1.1 应用情况及主要功能 (4)1.2 技术指标 (5)2总体方案设计及分析 (6)2.1总体方案设计 (6)2.2 系统方案 (7)3 硬件电路设计 (7)3.1 51单片机系统 (10)3.2超声波发射和接收模块 (11)3.3 1602液晶显示屏 (13)3.4电源电路 (14)3.5电机驱动模块 (14)3.6小车骨架 (15)4 系统软件设计 (15)4.1 主程序设计 (15)4.2 定义延时程序头文件 (16)4.3电机运动控制模块 (17)4.4液晶屏显示模块 (18)4.5测距模块 (18)5总结 (19)参考文献 (20)附录A 系统原理图 (21)附录B 源程序 (21)1.概述本文所介绍的超声波测距报警系统在测距的时候采用的是两个超声波探头分别进行超声波发射和接收来进行距离的测量的。
基于单片机超声波测距系统的课程设计
摘要随着社会的发展，现代科技的进步，人们生活水平逐渐提高，对生活中使用的工具要求更加趋于人性化，智能化，简易化，其中测距工具也不例外。
而超声波测距具有高可靠性和无接触性，使其得到广泛应用，如超声波测距仪应用在汽车倒车，一些工业现场的位置监控，液位，井深等。
高可靠性的具体表现为超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播距离较远，而且不受外界因素的干扰，如光线的强弱，被测对象的颜色，电磁干扰的，在相当大的范围内也不受频率的影响。
虽然声波在不同介质不同温度下的传播速度不同，但是在同一介质特定温度下的传播速度是恒定的。
无接触性具体表现为超声波在介质中的传播速度是已知的，只需测出从发射起到遇到障碍物返回到接收探头所经历的时间差，就可以计算出测距仪到障碍物的距离，因此，超声波比较适用于进行非接触测量。
本设计整个硬件电路由超声波发射电路、超声波接收电路、电源电路、显示电路等模块组成。
采用74LS04反相器和CX20106搭建电路实现了超声波的发射与接收，AT89C51单片机为超声波测距仪的控制核心，液晶显示屏显示所测得的数据，通过软件和硬件实现各个功能模块。
测距仪的测量范围在0.51m~5m，精确度在厘米级，测量时与被测物体无直接接触，能够清晰稳定地显示测量结果，当检测区域进入超声波盲区时蜂鸣器报警。
此系统具有操作简单，可控性好，测量结果精度高等优点，而且制作成本低廉，具有很好的市场前景。
关键字：超声波测距仪单片机Based on Single Chip Ultrasonic Range FinderWang Yun（College of Science, South China Agricultural University，Guangzhou 510642，China）Abstract:With the development of the society, the progress of modern science and technology, gradually improve people's living standard, the requirements for tools used in the life more tend to humanization, intelligent, facilitation, including distance measuring tools is no exception.Widely used in the production and living distance measuring tools for the ultrasonic range finder, such as ultrasonic rangefinder applications in reverse, the construction site, the location of the some industrial site monitoring, can also be used in the liquid level, well depth, the pipe length measurement, which depends on the ultrasonic high reliability and no contact.The manifestation of high reliability for ultrasonic directivity is strong, energy consumption slow, in the medium distance transmission, and is not affected by the interference of external factors, such as the strength of the light, the color of the object under test, electromagnetic interference, in large range is not affected by frequency.Although the speed of sound waves in different medium temperatures are different, but in the same medium particular temperature velocity is constant.No contact embodied in ultrasonic velocity in the medium is known, only need to measure from launch to encounter obstacles to return to the receiving probe of time, the range finder can be calculated, the distance to the obstacles, therefore, ultrasound is designed for non-contact measurement.The design of the hardware circuit consists of ultrasonic transmitting circuit, ultrasonic receiving circuit, power circuit, display circuit module, ES 74 ls04 inverter and CX20106 structures, the emitting and receiving circuit for ultrasonic, AT89C51 single chip microcomputer as control core of the ultrasonic range finder, liquid crystal display shows the measured data, and through the software and hardware to realize each function module.Rangefinder measurement range in 51 cm to 500 cm, 1 cm measurement precision, measurement with no direct contact with the object to be tested, can steadily, the measurement results show clearly the buzzer alarm when the detection area into the ultrasonic blind area.This system has simple operation, good controllability, high measurement accuracy, and low production cost, has the very good market prospect.Key words:U ltrasonic Decimeter MCU目录1 前言 (1)1.1 课题研究背景 (1)1.2发展现状 (1)2 超声波测距的原理 (2)2.1超声波的介绍 (2)2.1.1超声波的特点 (2)2.1.2 超声波的应用 (2)2.2 超声波测距原理 (3)3 方案设计 (3)4硬件电路设计 (5)4.1单片机及其最小系统 (5)4.1.1单片机简介 (5)4.1.2单片机发展趋势 (6)4.1.3单片机最小系统 (6)4.2超声波发射及接收电路设计 (7)4.2.1超声波传感器 (7)4.2.2超声波传感技术的应用 (8)4.2.3超声波传感器的方向性 (8)4.2.4超声波发射电路设计 (9)4.2.5超声波接收电路设计 (9)4.3显示模块 (10)4.3.1 TC1602液晶显示的特点 (10)4.3.2显示模块电路设计 (10)4.4按键电路 (11)4.5蜂鸣器电路 (11)5软件设计 (12)5.1主程序 (12)5.2 外部中断子程序 (13)5.3定时中断子程序 (14)5.4发射中断子程序 (15)6测试与误差分析 (16)6.1成品测试 (16)6.2误差分析 (16)7结论 (18)参考文献 (20)附录A 设计的电路原理图 (21)附录B 源程序 (22)致谢 (26)毕业设计成绩评定表前言1.1 课题研究背景随着社会的进步，人们生活水平的提高，计算机技术与自动化技术的飞跃发展，各行各业的使用工具要求更加要求智能化和人性化。
基于单片机的超声波测距仪-课程设计(毕业设计)完整版
电子与信息工程学院综合实验课程报告课题名称超声波测距仪专业电子信息工程班级学生姓名王利伟、魏丽丽、齐斯超学号王利伟魏丽丽齐斯超指导教师丁刚、严辉摘要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。
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及产业领域。
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。
随着测距仪的技术进步，测距仪将从具有单纯判断功能发展到具有学习功能，最终发展到具有创造力。
在新的世纪里，面貌一新的测距仪将发挥更大的作用。
本设计采用以AT89C51单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪的硬件电路和软件设计方法。
整个电路采用模块化设计，由主程序、中断程序、发射子程序、接收子程序、显示子程序等模块组成。
各探头的信号经单片机综合分析处理，实现超声波测距仪的各种功能。
在此基础上设计了系统的总体方案，最后通过硬件和软件实现了各个功能模块。
1.总体方案设计介绍本文所研究的超声波测距仪利用超声波指向性强、能量消耗缓慢、传播距离较远等优点，即用超声波发射器向某一方向发送超声波，同时在发射的时候开始计时，在超声波遇到障碍物的时候反射回来，超声波接收器在接收到反射回来的超声波时，停止计时。
设超声波在空气中的传播速度为V，在空气中的传播时间为T，汽车与障碍物的距离为S，S=VT/2，这样可以测出汽车与障碍物之间的距离，然后在LED显示屏上显示出来。
超声波传感器单片机课程设计
课程设计报告题 目 超声波测距系统设计课 程 名 称 单片机原理及应用院 部 名 称 机电工程学院专 业 电气工程及其自动化班 级 12电气工程及其自动化（单）学 生 姓 名学 号课程设计地点 工科楼 C304课程设计学时 20指 导 教 师金陵科技学院教务处制目录一、概述 (3)1.1课程设计应达到的目的 (4)1.2 超声波测距系统设计 (4)二、总体设计方案及说明 (4)2.1系统总体设计思路 (4)2.2系统总体设计框图 (5)三、系统硬件电路设计 (5)3.1 单片机的最小系统 (6)3.1.1AT89C51单片机的功能与特点 (6)3.2系统原理分析 (6)3.2.1超声波测距原理 (6)3.3 超声波传感器检测电路 (6)3.3.1超声波检测电路图 (7)3.3.2 超声波发生及感应过程 (7)3.4 超声波测距接收 (7)3.4.1 HC-SR04模块 (7)3.4.2 T40、R40超声波传感装置介绍 (7)3.5 SCM1602显示模块 (9)四、系统软件部分设计 (11)4.1 软件流程图 (11)4.1.1主程序流程图 (11)4.1.2超声波发生子程序 (11)4.2 系统源程序 (12)五、系统仿真过程与结果 (13)5.1 Proteus仿真软件 (14)5.2仿真编译过程 (14)5.3仿真效果图 (15)六、实物展示 (16)6.1实物元件与过程 (16)6.2实物运行与调试 (15)6.3实物总结 (15)七、总结 (18)八、参考文献 (19)附录，原理图 (20)摘要本设计采用了AT89C51作为中心处理器，HC-SR04模块进行超声波方面的发生与感应。
然后介绍了总体的系统设计框图、思路及元件选型。
接下来，分硬件和软件两部分进行了设计的分析。
硬件方面首先构建了一单片机最小系统，然后集成各芯片完成设计。
软件方面通过外部中断，定时器中断等完成开发的子程序的调用。
单片机超声波距离传感器课程设计
太原科技大学TAIYUAN UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY单片机原理及其应用课程设计—距离传感器设计学号：XXXXXXX班级：SXXXXXXXXX姓名：XXX指导教师：XXXXX日期：2016.01.04课程设计任务书班级: XXXXXXX姓名：XXX设计周数: 1 学分: 1指导教师: XXX设计题目: 距离传感器设计目的及要求:目的：1.熟悉手工焊锡的常用工具的使用及其维护与修理。
2.基本掌握手工电烙铁的焊接技术，能够独立的完成简单电子产品的安装与焊接。
熟悉电子产品的安装工艺的生产流程。
3.熟悉印制电路板设计的步骤和方法，熟悉手工制作印制电板的工艺流程，能够根据电路原理图，元器件实物设计并制作印制电路板。
4.熟悉常用电子器件的类别、型号、规格、性能及其使用范围，能查阅有关的电子器件图书。
5.能够正确识别和选用常用的电子器件，并且能够熟练使用普通万用表和数字万用表。
6.掌握和运用单片机的基本内部结构、功能部件、接口技术以及应用技术。
7.各种外围器件和传感器的应用；8.了解电子产品的焊接、调试与维修方法。
要求：1.学生都掌握、单片机的内部结构、功能部件，接口技术等技能；2.根据题目进行调研，确定实施方案，购买元件，并绘制原理图，焊接电路板，调试程序；3.焊接和写汇编程序及调试，提交课程设计系统（包括硬件和软件）；.4.完成课程设计报告设计内容和方法:（根据自己的具体情况编写）用STC89C52单片机和超声波模块组成一个简单的电路，利用超声波发出的高频波莱测距离，并在数码管上显示。
方法：利用Altisium Designer summer09设计电路图，再用电烙铁将实物焊接到实验电路板上，通过电脑的串口写入一段程序到单片机中，实现单片机的计算显示作用设计说明书要求: 应先把超声波模块的线连接到单片机的串口上再供电。
目录绪论 (4)第二章总体设计 (5)第三章硬件部分 (9)第四章软件部分 (14)第五章总结 (18)附录 (20)绪论超声波是指频率在20kHz以上的声波，它属于机械波的范畴。
单片机课程设计--超声波测距仪
课程设计成果说明书题目超声波测距仪的设计学生姓名：________________________ 学号：__________________________ 学院：__________________________ 班级：____________________________ 指导教师：______________________2015年11月20日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。
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日常使用的要求。
超声波测距仪，可应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控，也可用于如液位、井深、管道长度的测量等场合。
利用超声波指向性强，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。
利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制。
本设计的超声波测距仪利用超声波传输中距离与时间的关系，采用以STC12C5A单片机为核心进行控制及数据处理，最终完成超声波测距仪的硬件电路和软件设计。
该测距仪主要由超声波发射器电路、超声波接收器电路、单片机控制电路、系统电源电路及显示电路构成。
整个程序采用模块化设计，由主程序、发射子程序、接收子程序、显示子程序等模块组成。
各探头的信号经单片机综合分析处理，实现超声波测距器的各种功能。
在此基础上设计了系统的总体方案，最后通过硬件和软件实现了各个功能模块。
关键词：超声波；测距；传感器1. 选题背景随着科技发展的不断进步，自动测量技术不断更新，非接触式测量技术也有了长足的发展。
在很多工控场合，测量的物体是不能够直接接触到的，或者是测量物体不宜直接接触，这个时候就要用到非接触式的测量仪器。
自物理学上发现了压电效应与反压电效应之后，人们解决了利用电子学技术产生超声波的办法，从此超声波技术得到广泛运用。
而在超声波测量领域，尤其是在测距领域，结合各种其他技术的应用，超声波测量变得十分普及。
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课程设计报告题目超声波测距系统设计课程名称单片机原理及应用院部名称机电工程学院专业电气工程及其自动化班级 12电气工程及其自动化（单）学生姓名潘成城学号 19课程设计地点工科楼 C304 课程设计学时 20指导教师李国利金陵科技学院教务处制成绩目录一、概述 (3)课程设计应达到的目的 (4)超声波测距系统设计…………………………………………………………………4二、总体设计方案及说明 (4)系统总体设计思路 (4)系统总体设计框图 (5)三、系统硬件电路设计 (5)单片机的最小系统 (6)单片机的功能与特点 (6)系统原理分析 (6)超声波测距原理 (6)超声波传感器检测电路 (6)超声波检测电路图 (7)超声波发生及感应过程 (7)超声波测距接收 (7)HC-SR04模块 (7)T40、R40超声波传感装置介绍 (7)SCM1602显示模块 (9)四、系统软件部分设计 (11)软件流程图 (11)主程序流程图 (11)超声波发生子程序 (11)系统源程序 (12)五、系统仿真过程与结果...........................................................................13 Proteus仿真软件 (14)仿真编译过程 (14)仿真效果图 (15)六、实物展示 (16)实物元件与过程 (16)实物运行与调试 (15)实物总结 (15)七、总结 (18)八、参考文献 (19)附录，原理图 (20)摘要本设计采用了AT89C51作为中心处理器，HC-SR04模块进行超声波方面的发生与感应。
然后介绍了总体的系统设计框图、思路及元件选型。
接下来，分硬件和软件两部分进行了设计的分析。
硬件方面首先构建了一单片机最小系统，然后集成各芯片完成设计。
软件方面通过外部中断，定时器中断等完成开发的子程序的调用。
最后重点详细地讲述了关于超声波模块的电路及收发过程。
最后进行了系统仿真，仿真结果表明，所设计的系统能够满足要求。
本系统具有成本低，可靠性高和安全实用等特点，广泛应用于社会生活的各个领域。
关键词：AT89C51单片机；超声波模块；最小系统一、概述课程设计应达到的目的通过本课程设计，使学生掌握控制系统设计的一般步骤，掌握系统总体控制方案的设计方法。
使学生进一步掌握微型计算机应用系统的硬、软件开发方法，输入/输出(I/O)接口技术，应用程序设计技术，并能结合专业设计简单实用的单片机应用系统。
针对课堂重点讲授内容使学生加深对单片机硬件原理的理解及提高C51语言程序设计的能力，为以后的毕业设计搭建了单片机系统应用平台，提高学生的开发创新能力。
超声波测距系统设计设计一个基于单片机的超声波测距系统，要求：（1）系统功能：测距范围：3cm-450cm，通过LCD1602显示距离。
（2）给出系统设计方案，画出硬件连线图，并说明工作原理；（3）画出程序框图并编写程序。
二、系统总体方案设计系统总体设计思路本设计的构建是基于89C51单片机外围芯片的超声信号检测的。
超声波发生模块送出片刻的40KHz的矩形波信号，遇物体反射后，被超声波接收模块接收并作为本设计的Input，单片机对此信号进行判断加工处理后，把计算出的距离结果传到LCD显示屏上，当检测距离小于预设值时报警模块工作。
本设计的硬件部分主要由AT89C51单片机控制模块、超声波发出和接收模块、预警模块以及LCD显示模块等几部分组成。
系统的总体结构设计框图如图所示。
本设计的软件部分由C语言编写，程序采用模块化设计思想，将各功能单独程序化成子程序块并进行debug，在完成主程序段的编写和子程序的调用。
系统软件部分主要include主程序段、‘delay’子程序块、、超声波发生与感应子程序块等。
系统总体设计框图本设计采用AT89C51为控制核心，由电源电路、单片机外围电路、发射电路、接收电路、显示电路、报警电路等部分组成，系统设计框图如图所示。
其主要需完成任务是对传感器到障碍物中间的距离的测量及对测出距离的显示以及小于预设值时的报警。
单片机发射电路接收电路显示电路报警电路超声波发射换能器超声波接收换能器障碍物图系统总体设计框图三、系统硬件部分设计单片机最小系统单片机最小系统：能让单片机regular work的最小硬件单元系统，如图所示。
一般具有:复位circuit;时钟震荡circuit。
此外，ISP下载口也belong单片机最小系统。
复位电路如图所示。
图复位电路图复位电路可将系统重置至一个已知的状态。
从单片机内部来看，复位电路工作后，CPU 将一些厂商早先设定的数载入至寄存器。
该电路的principle是将Capacitance与Resistance接至复位引脚RST，组成Power on reset的功能。
当Reset level持续两个machine cycle以上时，reset有效。
具体数值需由RC电路计算出time constant t=RC1(t≥10ms)。
复位电路包括Reset button和Power on reset。
（1）Reset button：并联一开关在复位电容上。
按下开关，电容释放之前的电量，同时，复位引脚电压的拉高完成Reset。
(2)Power on reset：在RST上外接一个RC充放电导电回路，即加入一个电容（一般为10uF）串联至电源+5v，再加入一个电阻器（一般为10K）串联至保护地。
此外，要保证Reset成功，需使上电时复位引脚有足够时间的high level。
振荡电路如图所示。
图振荡电路图振荡电路也叫做晶振电路，任务是为CPU设定时钟频率。
单片机运行所有语句的时间都由时钟频率决定。
clock frequency越高，CPU运行越快。
单片机一般从外部接入时钟频率，典型的clock frequency有12MHz。
单片机通常共用一个晶体振荡器来满足各部分同步运行。
具体振荡器经常与锁相环回路一起工作，以方便为系统提供clock frequency。
图单片机最小系统AT89C51单片机的功能与特点AT89C51是一种具有low voltage、low power consumption且high-performance等优点的八位单片机。
其内部的芯片包含了一个8位微处理器、一个二百五十六字节数据存储器及一个四千字节程序存储器。
CMOS工艺与UNRAM技术在AT89C51的制作过程中被使用，且它的指令集合和输出引脚都与早期美国INTECo.于1980年研制的MCS-51单片机相兼容。
AT89C51因将闪存与8位CPU结合在一个芯片中而成为一款高性能单片机，89LV51是它的一个低电压版本。
AT89C51单片机已成为一种灵活性高、功能强且价格实惠并在各种控制领域被普遍运用的方案。
外型及管脚排列如图所示。
功能概述AT89C51 含满足国标的功能：片内振荡器及时钟发生电路、4KB程序存储器 Flash ROM （保留表格、数据及程序）、256B数据存储器RAM/SFR（保留可以READ/WRITE的数据）、两个16位定时/计数器、四个8位I/O 口线、一个五中断源二优先级中断系统、一个双向信号传输UART串行通信口。
而且，AT89C51可以执行静态逻辑操作，此时最低的工作频率可为0Hz，并有两种省电运行模式可供软件运行。
Idle Mode可将CPU处于停止运行状态，但允许中断控制系统、串行通讯口、定时/计数器以及随机存取存储器持续运行。
Power Mode直到下一次硬件复位都会停止运行振荡器并且不允许其它所有部件运行但会保留片内随机存取存储器中的数据。
AT89CA51 引脚功能说明VCC：供电电压。
GND：接地。
P0端：P0端为一组8位Open Drain型双向input/output端，也即地址/总线复位端。
每端能驱动8位TTL逻辑门。
当P0端被置为1时，其变便成为高阻抗输入端。
P0端可被外部程序DATA存储器使用，此时，其被当作DATA/ADDRESS的低八位使用。
在闪存（Flash）进行program工作时，P0 端输入命令，当闪存（Flash）运行check任务时，P0端输出命令，同时，确保P0端外部已连有pull-up resistor。
P1端：P1端是一组配有内部pull-up resistor的双向input/output端，为功能最单一的一组端口。
P2端：P2端也是一组配有内部上拉电阻的双向input/output端。
当cpu访问外部存储器时，P2端输出高八位地址信号。
P3端：P3端同样是一组配有内部上拉电阻的双向input/output端。
同时P3端的每一个管脚都另有功能。
主要属性如表2-1所示。
表2-1 主要属性控制信号引脚（RST、 ALE 、/PSEN 、/EA）RST / Vpd (9脚)：复位输入，‘1’信号有效。
当CPU刚接入电源时，其内部各寄存器处于随机状态，当此输入端可持续24个时钟周期的‘1’信号时，就能完成复位任务。
单片机正常工作时，此脚应≤低电平。
ALE/PROG（30脚）：地址锁存允许信号端（Address Latch Enable）。
当CPU读取外部ROM时，此管脚输出信号的下降沿控制低八位地址的锁存。
平时运行是，此管脚以振荡频率的六分之一稳定发送正脉冲，能作对外输出时钟和定时信号。
/PSEN：程序存储器允许信号输出端（Program Store Enable）。
CPU读取外部程序存储器的读选通信号。
在访问片外ROM时，每个机器周期/PSEN输出2次脉冲。
当读取外部数据存储器时，/PSEN不出现。
/EA/VPP：片外程序存储器访问允许输入端（External Access External）。
当/EA被置1时，CPU读取片内存储器(4K)PC值超过0FFFH，将自动运行片外程序存储器的程序。
当/EA被置0，CPU访问片外EPROM/ROM，且运行片外ROM的程序。
引脚图如图所示。
图 AT89C51引脚图系统原理分析超声波测距原理一般而言，人耳能听到的声波频率为20赫兹--20000赫兹。
Resonant frequency 高于2KHz 的声波称为“超声波”。
超声波由于其穿透能力强、在液体中传播距离远、易获得较集中的声能、方向性好等特性，使其在实际生活中的各行各业得到广泛应用。
假定声波在固定介质中传播的速度一定，而且能测量得到声波从送出到感应到的时间，那么从声源到目标物体的距离就可以被准确地计算出来。
这就是本设计的测距原理。
超声波测距，简单来说，就是通过连续地接收经障目标物体反射后的回波，进而测出超声波从发射到接收的往返时间,最后求出超声波经过的距离。
其关系式如公式（1）： ct 2S （1）式中：S 为所需测量的距离；c 为超声波在空气介质中的传播速度；t 为往返时间。