基于单片机的超声波测距系统的设计
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AT89S51单片机超声波测距仪器设计
软件部分
2、超声波发射模块：产生一定频率的超声波信号，并通过发射器发射出去。 3、超声波接收模块：接收反射回来的超声波信号，并进行预处理。
软件部分
4、距离计算模块：根据超声波的传播时间、速度等参数，计算两点之间的距 离。
5、系统主程序模块：循环执行以上各模块，实时更新测量结果并显示在屏幕 上。
实验研究
实验研究
为了验证本设计的正确性和可行性，我们进行了一系列实验研究。实验中， 我们采用标准距离块作为参考，对比本设计系统的测量结果和实际距离，以评估 测距精度和稳定性。实验结果表明，本设计的超声波测距系统在0.1~1.0米的距 离范围内的测距精度达到±1%，稳定性良好。
结论与展望
结论与展望
本次演示设计的基于AT89S51单片机的超声波测距系统，具有较高的测距精度 和稳定性。通过实验研究，验证了本设计的正确性和可行性。相比传统的测距方 法，本设计具有操作简便、实时性好、抗干扰能力强等优点。在机器人导航、自 动控制、测量等领域具有广泛的应用前景。
硬件部分
硬件部分
超声波发射器采用压电陶瓷晶体产生超声波，接收器采用高灵敏度的压电陶 瓷晶体接收超声波。信号处理模块包括AT89S51单片机、A/D转换器和显示模块。 单片机负责控制整个系统，A/D转换器负责将接收到的模拟信号转换为数字信号， 显示模块则负责实时显示测量结果。
软件部分
软件部分
软件部分采用C语言编写，主要包括以下几个模块： 1、系统初始化模块：对系统进行初始化设置，包括单片机、A/D转换器和显 示模块等。
参考内容
内容摘要
超声波测距系统的设计与研究：以AT89S51单片机为核心
引言
引言
超声波测距技术在许多领域都具有广泛的应用，例如机器人导航、自动控制、 测量等领域。超声波测距系统利用超声波的传播特性，测量两点之间的距离或者 物体的位移。本次演示以AT89S51单片机为核心，设计了一种超声波测距系统， 旨在提高测距精度和稳定性。
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
超声波测距系统是一种常见的测距技术，它利用超声波的特性来测量物体与传感器之间的距离。
基于单片机的超声波测距系统是一种常见的应用，它可以广泛应用于工业自动化、智能家居、机器人等领域。
基于单片机的超声波测距系统主要由超声波传感器、单片机、LCD 显示屏和电源等组成。
超声波传感器是测距系统的核心部件，它可以发射超声波信号并接收反射回来的信号。
单片机是控制系统的核心部件，它可以对传感器发射的信号进行处理，并计算出物体与传感器之间的距离。
LCD显示屏可以显示测量结果，方便用户进行观察和操作。
在设计基于单片机的超声波测距系统时，需要注意以下几点：
1.选择合适的超声波传感器。
传感器的频率和探测距离是选择传感器时需要考虑的重要因素。
2.选择合适的单片机。
单片机的处理速度和存储容量是选择单片机时需要考虑的重要因素。
3.编写合适的程序。
程序需要能够对传感器发射的信号进行处理，并计算出物体与传感器之间的距离。
同时，程序还需要能够将测量结果显示在LCD显示屏上。
4.进行系统测试。
在完成系统设计后，需要进行系统测试，确保系统能够正常工作，并且测量结果准确可靠。
基于单片机的超声波测距系统具有测量精度高、响应速度快、体积小等优点，可以广泛应用于各种领域。
在未来，随着技术的不断发展，基于单片机的超声波测距系统将会得到更广泛的应用。
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51单片机的超声波测距系统的毕业设计
基于51单片机的超声波测距系统的毕业设计超声波测距系统是一种常见的非接触式测距技术，通过发送超声波信号并测量信号的回波时间来计算距离。
本文将介绍基于51单片机的超声波测距系统的毕业设计。
首先，我们需要明确设计的目标。
本设计旨在通过51单片机实现一个精确、稳定的超声波测距系统。
具体而言，我们需要实现以下功能：1.发送超声波信号：通过51单片机的IO口控制超声波发射器，发送一定频率和波形的超声波信号。
2.接收回波信号：通过51单片机的IO口连接超声波接收器，接收并放大返回的超声波信号。
3.信号处理：根据回波信号的时间延迟计算出距离，并在显示器上显示出来。
4.稳定性和精确性：设计系统时需考虑测量过程中误差的影响，并通过合适的算法和校准方法提高系统的稳定性和精确性。
接下来，我们需要选择合适的硬件和软件配合51单片机实现上述功能。
硬件方面：1.51单片机：选择一款性能稳定、易于编程的51单片机，如STC89C522.超声波模块：选择一款合适的超声波传感器模块，常见的有HC-SR04、JSN-SR04T等。
模块一般包括发射器和接收器，具有较好的测距性能。
3.显示设备：选择合适的显示设备，如7段LED数码管或LCD显示屏，用于显示测距结果。
软件方面：1.C语言编程：使用C语言编写51单片机的程序，实现超声波测距系统的各项功能。
2.串口通信：通过串口与上位机进行通信，可以对系统进行监控和远程控制。
3.算法设计：选择合适的算法计算超声波回波时间延迟，并根据时间延迟计算距离值。
在设计过程中，我们需要进行以下步骤：1.硬件连接：按照超声波模块的说明书，将模块的发射器和接收器通过杜邦线与51单片机的IO口连接。
2.软件编程：使用C语言编写51单片机的程序，实现超声波模块的控制、信号接收和处理、距离计算等功能。
3.系统测试：进行系统的功能测试和性能测试，验证系统的可靠性和准确性，同时调试系统中出现的问题。
4.系统优化：根据测试结果，对系统进行优化，提高系统的稳定性和精确性。
《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stm32的超声波测距系统
基于stm32的超声波测距系统相比于传统的单片机，STM32单片机具有更高的时间测量分辨率，其主频与定时器频率高达72MHz，且该单片机在开启定时器的同时，会启动PWM通道驱动超声波发射器和通道捕捉回波信号，提高了测量的精度和准确性。
超声波测距是一种典型的非接触测量方式，在不同的传播介质中具有不同的传播速度其系统结构简单、成本低。
只有了解超声波测距的原理、了解STM32单片机才能设计出性能良好的STM32单片机的高精度超声波测距系统。
超声波测距的原理及检测方法超声波检测技术是基于非接触测量方式而逐渐发展起来的一门技术，这种非接触测量方式会经常出现在材料学、电子科学、测量学等学科当中。
超声波的产生是通过机械振动而得到，其传播速庶会随着传播介质的变化而变化。
超声波测距的实现主要是通过超声波的产生、传播与接收回波这三个主要过程。
目前，声波幅值检测法、渡越时间检测法和相位检测法是超声波测距的三种主要检测方法。
声波幅值检测法，容易受到传播介质的干扰，所以其测量精度较差。
渡越时间检测法，与其他两种检测方法相比，成本较低，测量范围较广，且实现简单，因此本文高精度超声波测距系统的设计决定采用渡越时间检测法。
相位检测法，在实际测量过程中，其测量精度要高于其他两种检测方法，但测量范围具有一定的局限性田。
STM32单片机的高精度超声波测距系统设计一、系统组成STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计主要由STM32 单片机、超声波发射电路、接受电路、补偿电路和软件等构成。
该系统将STM32单片机作为整个系统的核心，通过协调各部分电路工作，进而实现高精度的超声波测距口。
二、系统硬件设计1.超声波发射电路超声波发射电路两个最主要的组成部分就是超声波探头和超声波激励电路。
超声波探头不仅是超声波发射电路的一个重要组成部分，更是整个超声波测距系统的重要组成部分。
它是超声波测距系统中用以发射或接受超声波信号的主要器件。
超声波激励电路的基本工作原理是首先利用相应的机理信号对一特定形式的电压进行处理之后，将其加载到超声波探头上，然后再通过超声波探头压电晶片将其自身所具有的电能转化为超声波信号图。
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基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计1. 引言超声波测距技术是一种常用的非接触性测量技术，具有测量范围广、分辨率高等优点，广泛应用于工业自动化、无人驾驶、智能家居等领域。
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，以满足快速、准确、可靠的测距需求。
2. 系统设计2.1 硬件设计超声波测距系统主要由超声波发射器、接收器和信号处理模块组成。
其中，超声波发射器用于发射超声波信号，接收器用于接收反射回来的超声波信号，信号处理模块用于处理接收到的信号并计算出测距结果。
2.2 超声波发射器超声波发射器采用压电陶瓷传感器作为能量转换元件，通过驱动电路将驱动信号转化为超声波信号并发射出去。
为了实现高精度的测距，超声波发射器需要具备较高的频率响应和较窄的方向性。
2.3 超声波接收器超声波接收器采用同样的压电陶瓷传感器作为能量转换元件，利用其能够将接收到的超声波信号转化为电信号。
为了实现高灵敏度的接收，超声波接收器需要具备较高的响应灵敏度和较低的噪声。
2.4 信号处理模块信号处理模块采用STM32单片机作为核心处理器，通过多通道模数转换器（ADC）将接收到的电信号转化为数字信号。
然后，通过数字信号处理算法对信号进行滤波、增益控制和时域分析等操作。
最后，利用测量原理计算出测距结果，并将结果显示在液晶显示器上。
3. 系统工作原理3.1 发射信号超声波发射器以一定的频率发射超声波信号，信号经过传播并与目标物体相互作用后，被目标物体反射回来。
3.2 接收信号超声波接收器接收到反射回来的超声波信号，并将其转化为电信号。
信号经过放大、滤波等处理后，送入信号处理模块。
3.3 信号处理信号处理模块使用STM32单片机对接收到的信号进行处理。
首先，通过ADC转化为数字信号。
然后，进行信号滤波，去除噪声和回波干扰。
接着，采用增益控制技术，对信号进行放大或衰减，以适应不同距离的测量需求。
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52单片机的超声波测距系统设计
基于52单片机的超声波测距系统设计超声波测距技术是一种常用的非接触式测距方法，被广泛应用于工业控制、智能家居、智能车载等领域。
是其中一种典型应用，在该系统中，52单片机作为控制核心，通过超声波模块实现距离测量。
本文将深入探讨该系统的设计原理、硬件及软件实现细节，以及应用场景和未来发展方向。
首先，我们将介绍超声波测量原理。
超声波是指频率高于人类听觉范围（20kHz）的声波，其传播速度约为343m/s。
超声波测距系统通常由发射器和接收器两部分组成，发射器产生超声波信号，经过目标反射回来后被接收器接收，通过测量信号的往返时间来计算距离。
超声波测距系统设计的关键在于精准地控制发射和接收信号的时间，并进行信号处理和距离计算。
在52单片机的超声波测距系统设计中，常用的超声波模块有HC-SR04模块，该模块具有简单易用的特点，能够方便地与52单片机进行数据交互。
硬件方面，系统主要包括52单片机、HC-SR04模块、LCD显示屏、电源模块等，其中52单片机负责控制整个系统的工作流程和信号处理，HC-SR04模块负责发射和接收超声波信号，LCD显示屏用于显示测量结果。
在软件方面，需要编写程序来实现超声波信号的发射和接收，信号处理和距离计算，并将结果显示在LCD屏幕上。
通过合理设计硬件电路和优化软件算法，可以实现较为精准和稳定的距离测量。
为了验证系统的性能和稳定性，我们设计了一系列实验，并进行了测量和分析。
实验结果显示，在一定范围内，系统能够实现精准的距离测量，测量误差较小，响应速度较快。
同时，系统具有较好的抗干扰能力，能够在复杂环境下正常工作，适用于各种应用场景。
通过进一步对系统参数和算法进行优化，系统的性能和稳定性还可以进一步提升。
基于52单片机的超声波测距系统设计在工业控制、智能家居、智能车载等领域有着广泛的应用前景。
在工业控制领域，超声波测距系统可以用于监测和控制生产线上物体的位置和距离，提高生产效率和安全性。
超声波测距离系统(基于单片机原理)
基于单片机的超声波测距系统设计系别电子与电气工程系专业电子信息工程班级学号姓名指导教师完成时间评定成绩目录1 绪论 (3)2 超声波测距系统方案设计 (3)3 超声波测距硬件电路设计 (6)4 超声波测距软件设计 (10)5 实验调试 (15)6 总结与展望 (16)参考文献 (17)附录（可选择） (18)附录A系统原理图 (18)附录B超声波测距系统焊接组装图 (19)附录C部分源程序 (19)1 绪论超声波是指频率在 20kHz～106kHz的机械波,波速一般为 1500m/s,波长为 0.01cm～10cm。
超声波既是一种波动形式 ,又是一种能量形式 ,在传播过程中与媒介相互作用产生超声效应。
随着科学技术的发展 ,相关技术领域相互渗透 ,使超声波技术广泛应用于工业、化工、医学、石油化工等许多领域。
迄今为止，国内外许多学者均着眼于测距传感器的研究。
通常的倒车雷达主要由感应器、主机、显示设备等三部分组成。
感应器发出和接受超声波信号，并将接收到的信号传输到主机，再通过显示设备显示出来。
感应器装在后保险杠上，以角45°辐射，检查目标，能探索到那些低于保险杠而司机从后窗又难以看见的障碍物并报警，显示设备装在仪表板上，提醒驾驶员汽车据后面物体还有多少距离，到危险距离时，蜂鸣器就开始鸣叫，提示司机停车。
根据感应器种类不同，倒车雷达可分为粘贴式、钻孔式和悬挂式等种。
转帖式感应器后有一层胶，可直接粘在后保险杠上：钻孔式感应器是在保险杠上钻一个洞，然后把感应器嵌进去：悬挂式感应器主要用于载货车。
根据显示设备种类不同，倒车雷达又可以分为数字式、颜色式和蜂鸣式等三种。
数字式显示设备是一只如传呼机大小的盒子，安装在驾驶台上，直接用数字表示汽车与后面物体的距离，并可精确到1厘米，让驾驶员一目了然。
经过几年的发展，倒车雷达系统已经过了数代的技术改良，不管从结构外观上，还是从性能价格上，这几代产品都各有特点，目前使用较多的是数码显示、荧屏显示和魔幻镜倒车雷达这3种。
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。
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基于单片机的超声波测距系统的设计目录第一章引言 (2)1.1 研究的背景 (2)1.2 研究的目的及意义 (3)第二章整体方案设计 (3)2.1 超声波测距原理 (3)2.2 单片机简介 (4)第三章系统设计 (5)3.1 系统框架 (5)3.2 原理图 (5)3.3 单片机最小系统 (6)3.4 显示屏模块 (6)3.5 超声波模块 (7)3.5.1工作原理 (7)3.5.2模块实物图 (8)3.5.3电气参数 (8)第四章软件设计 (8)4.1 软件设计环境 (8)4.2 主程序设计 (9)4.3 程序流程图 (9)第五章系统测试 (10)5.1 硬件检测 (10)5.2 软件检测 (11)5.3 电路调试 (11)5.4 实验测试结果 (11)第六章结论 (12)谢辞...................................................................................................... 错误!未定义书签。
参考文献. (13)附录...................................................................................................... 错误!未定义书签。
附录1 系统原理图 (14)附录2 主要程序代码 (15)摘要作者设计了一款简单的超声波测距系统。
该设计以AT89C51单片机为核心进行控制；通过按键进行手动控制，方便操作；以超声波为媒介对目标进行测距，由于测距方式为非接触式测量，有利于在特殊环境下进行测距，较为安全快捷；使用Keil C编程软件，进行软件设计，实现了软硬件的结合。
该设计仅实现了测距功能，适用环境不具体，较为简单，实用性欠佳。
由于选用的超声波传感器质量一般，受温湿度变化的影响较大，不宜在环境变化较大的地区使用，功能尚需改进。
关键词单片机超声波测距系统非接触式测量ABSTRACTThe author designs a simple ultrasonic ranging system. The design using AT89C51 MCU as its core, manual controlled by buttons which is easy to be operated. Using ultrasonic as a medium for the target range, due to it is an non-contact measurement, is more convenient in measurement under special condition and safer and faster. Programmed by Keil C, the design combines the hardware and software. The design just complete the ranging function, and its application environment is not specific. The design is also relatively simple and poor practicability. Because the chosen ultrasonic sensor is of average quality and easy affected by temperature and humidity changes, not suitable for use in areas with large environmental changes, the function still needs to be improved.Key Words MCU Ultrasonic wave Ranging system Non-contact measurement第一章引言超声波具有许多独特的优点，能够在许多方面给人类社会的发展提供便利。
它广泛应用于各个技术和应用领域，在科学发展中扮演着重要的角色。
传感技术目前在全世界范围内飞速发展，而且依然存在着较大的上升空间。
1.1 研究的背景当今时代是数字化的时代，人们对于测距的要求逐渐增多。
例如在恶劣条件下，要求在无法直接接触目标的情况下完成测距。
因此非接触式的测距方式不断增多，且迅速发展。
如今，越来越多的非接触式测距方法被人们研发出来。
激光测距、超声波测距、雷达测距等都是很好的例子。
激光测距利用激光的特点，传播速度快，因此测量速度十分迅速，且在下雨天等较为复杂的天气中也能够顺利测距，抗干扰能力十分强大，但是代价是处理数据的方式太过复杂，测距成本过高。
而雷达测距的优点在于可以应对多种恶劣的天气环境，同时可以长时间进行工作。
但是十分容易被电磁波等方式影响，使其丧失工作能力。
同前两种测距方式相比，超声波测距有着自己独特的优点。
相比于雷达测距，超声波测距可以不受电磁波的干扰，可以直接测量距离不过于遥远的目标。
同时超声波测距的方向性较强，同激光测距相比，超声波测距的成本低廉，适用范围更加广阔。
目前超声波测距普遍应用于各个测距领域，前景广阔。
1.2 研究的目的及意义在日常的实验研究中，测量相关数据是必不可少的环节，然而普通的直尺卷尺测量在实验中又难以发挥作用，且容易受到相关工作环境的影响，致使测量数据造成偏差，在危险环境中测量，如若使用传统测距，容易造成人员伤亡，更加危险。
而此时使用超声波测距，既不易受到外界环境的干扰，也保证了人员人身安全，使得实验研究方便展开。
此次课题为设计一种超声波测距系统，将会通过收发超声波信号，从而获取到超声波的传播时间，通过相关程序计算出距离并显示在LCD 显示屏中。
通过超声波测量出数据，方便于日常的实验研究中获得数据。
第二章 整体方案设计2.1 超声波测距原理超声波实际上就是高频率的声波，自从科学家们研究出如何人工产生超声波后就开始被广泛研究和使用。
超声波的方向性较强，同时在特定的距离内不会快速消散，能量十分集中，因此被广泛应用于测距方面。
此外，研究超声波已经成为了一个一门学科。
超声学就是从声学分支出来，用于专门研究超声波，可见超声波对科学发展的重要性。
超声波可以作为信息的载体进行传输，又可以传递能量作用于物体，适用范围十分广泛。
超声波测距仪是利用声波反射的特性，而进行测距作业的装置。
由于在同一介质中声波的传播速度为定值。
根据测量测距仪与目标之间声波的传输时间即可准确求出发射器距。
超声波在十五摄氏度的空气中的传播速度约为340m/s ，所以可以通过记录到的时间就可以计算出发射器距目标的距离[1]，距离公式如式2-1所示。
(式2-1)22T C s d ⨯==d是目标物体与测距仪器的距离，s为超声波的来回路程之和，c为超声波的传播速度，t为超声波来回所用的时间[2]。
但是此种方法存在一定误差，超声波的本质是高频率的声波，具有声波的特性。
因此测距时的气温会对超声波的波速产生影响。
如果传播时的温度过高或过低，超声波的速度就与正常时不同，得出的数据也会不准确。
与此同时，超声波在不同的介质中有不同的传播速度，超声波在真空环境下更是无法传播。
因此本方案不适用于温度变化较大或温度过高、过低的环境，更不能在真空条件下工作。
2.2单片机简介单片机是一种集成电路芯片，将多种功能集成到一块鬼片上构成的一个小而完善的微型计算机系统[3]。
在单片机中，广泛使用了集成电路的相关知识与科学技术。
而且由于单片机的芯片成本较低，规模较小，移动携带十分方便。
此外单片机程序可以反复多次擦除重写，更加降低了制作成品的成本，提高了容错率，因此被广泛接受。
单片机自从20世纪70年代问世以来，由于其自身的优点而被广泛关注，也因此获得机会，飞速发展。
刚刚开发出的单片机相比于当时的计算机等有着巨大的优势。
重量较轻，体积很小的特点让单片机广受重视。
而功能齐全也让单片机被广泛使用。
与此同时，相比于当时计算机的价格，单片机的价格低廉也为单片机的发展提供了更多保护。
从此，单片机的发展已经打下坚实的基础，直至今日，单片机都是科研的重要工具之一。
单片机的发展早期，由于技术有限，单片机多以4位或者8位存在。
直至今日，8位单片机也是在科研场所中不可或缺的存在。
当时8051单片机因其优越的性能而广受好评，随后在8051单片机的基础上进行改进，诞生了新的单片机种类，直到现在仍旧被广泛使用。
随着科学技术的发展，对于单片机的要求逐渐提高，16位单片机也被研发出来。
但是由于其自身的特点相比于8位单片机而言性价比不高，并没有被广泛接受。
直至90年代，单片机技术飞速发展，而且由于人们对单片机的要求不断提高，32位单片机迅速出现，并飞快占领市场，替代了原本不被广泛使用的16位单片机。
与此同时，研究人员在研究32位单片机的同时，并没有放弃对8位单片机的改进。
8位单片机在原有的基础上发展迅速，将本身就十分优秀的性能更进一步，在保持优秀的性能的同时，进一步降低价格，将自身的优势发挥到极致。
如今的单片机以及具备多种功能，多种操作系统都可以在单片机上使用，方便快捷，使得单片机能更好的服务于人类社会。
设计中选用的是STC89C51单片机。
STC89C51是一种低消耗、高性能的单片机，片内含有4KB快闪可编程/擦除只读存储器的8位CMOS微控制器[4]。
此外，该单片机在非工作状态会自动减小功耗，当出现意外情况而导致断电等问题时，单片机也可以保存已有的内容，防止出现因为意外而产生的存储内容丢失的情况[5]。
第三章 系统设计3.1 系统框架本系统主要由三部分构成：C51单片机最小系统、超声波模块、LCD1602显示屏。
系统框图如图3-1所示。
图3-1 系统框架图3.2 原理图整体系统的原理图如图3-2所示。
LCD1602的D0到D7连接上拉排阻并外接到单片机P0.0到P0.7端口，从而显示所测量的距离，超声波HC-SR04模块中的trig 端、echo 端分别接在单片机中的P1.0、P3.2两个端口，通过单片机的计时器计算时间，最终将计算出的结果显示到LCD1602显示屏中。
图3-2 系统原理图C51单片机最小系统 超声波发送 超声波接收 LCD 显示屏3.3 单片机最小系统单片机最小系统是可以正常使用的的单片机最小配置系统。
不用添加过多的外部设备，仅用单片机最小系统就可以使单片机进行正常工作。
51单片机使用时间较早，应用范围广泛[6]，但是也存在着明显的缺点。
这种单片机抗干扰能力较差，需要通过其他方法弥补这一缺点。