超声波测距仪的设计
目 录
一、引言 1
二、超声波测距报警器的设计方案 1
（一）设计目的 1
（二）设计任务 1
（三）设计方案 1
三、硬件系统设计 2
（一）主要元器件简介 2
1．单片机STC89C52 2
2．数码管四位 3
3．超声波传感器 4
（二）模块电路设计 4
1．电源电路 4
1．振荡电路 5
2．复位电路 5
3．显示电路 6
4．声音报警电路 6
四、软件设计 7
（一）主函数设计 7
（二）子函数设计 8
五、调试 9
六、总结与展望 11
致 谢 12
参考文献 13
附录 13
附录1 原理图 13
附录2 PCB图 14
附录3 元器件清单 15
附录4 源程序 16
附录5 实物图 29
一、引言
随着经济和科技的发展，人民生活水平不断提高，对生活品质的要求也不断提高，汽车在日常生活中已经必不可少，在汽车倒车入库时，通常通过后视镜来判断，但容易出现死角，造成汽车刮伤，严重地可能会造成人员伤亡。超声波是人耳所不能听到的声音，现在也出现在人类的日常生活如：在医学上B超；生活中的超声波清洗机，工业上的超声波塑焊设备等。超声波测距的运用也是越来越广泛，为满足日益发展的社会需求，超声波测距仪的精确度不断提高，不断完善自我缺陷，在生活中的运用越来越广泛。超声波测距报警器可以在汽车倒车雷达上实现进行运用。同时机器人技术的飞速发展也推动这超声 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
波测距技术的发展。超声波技术在日常生活中扮演也越来越重要的角色。
单片机是一块集成的电路芯片，单片机从8位、16位到32位。它具有中央处理器CPU，还有只读存储的功能，定时和计时功能，I/O口中断系统的功能，还具有驱动显示电路，A/D转换功能等，单片机在控制系统中起着至关重要的作用。
此课题是利用在学校所学的单片机的基础上，加上之前学习的电子知识，进一步巩固自己学习的知识。利用单片机和超声波传感器、数码管，蜂鸣器制作一款简易的超声波测距仪，这款简易超声波测距仪的设计主要是针对汽车倒车雷达来设计的，汽车倒车是需要注意安全，报警器可以为司机提供预警。
二、超声波测距仪的设计方案
（一）设计目的
由于超声波指向性强，能量消耗慢，传播距离远，进度也可以满足人们的日常需求。因此，制作了简单，便捷的超声波测距仪，可以再非正常工作环境下进行测量，可以方便人们的日常生活。
（二）设计任务
利用STC89C52单片机作为核心控制芯片，干电池作为电源，主要实现以下功能：
（1）设定距离：通过按键设定极限距离值
（2）距离测定：通过超声波传感器进行距离测定，并通过数码管显示
（3）报警设定：测定距离小于极限距离时，蜂鸣器报警
（三）设计方案
选用了STC89C52单片机为核心控制单元，从而实现系统功能。3节干电池作为电源，数码管（四位）作为显示模块，具体由距离检测电路，按键输入，数码管显示，蜂鸣器报警电路构成总框图如图1所示。
图1系统总框图
三、硬件系统设计
（一）主要元器件简介
1．单片机STC89C52
单片机广泛的应用于智能控制电路中，用于数据采集、分析、处理及控制，在自动控制和智能家电等方面被广泛应用。
本设计采用的STC89C52单片机是一种低功耗、高性能八位微控制器。STC89C52单片机兼容MCS-51指令系统；有8k可反复擦写的Flash只读（ROM）存储；4*8个双向I/O口；256*8位内部随机（RAM）存储；3个16位可编程定时/计数器中断；2个串行中断；两个外部中断，其引脚结构图及具体的说明如图2所示。
图2 STC89C52单片机的引脚图
STC89C52单片机可编程输入、输出的引脚有4组8位可编程I/O口，分别是通用I/O口P0口（Pin39-Pin32）可做外部扩展存储单元的数据线及低八位寻址线；通用I/O口P1口（Pin1-Pin8）；通用I/O口P2口（Pin21-Pin28），做外部扩展存储单元的高八位寻址线；通用I/O口P3口（Pin10-Pin17）具有第二功能。STC89C51单片机的控制引脚RST(Pin9)是复位引脚，引脚上有两个机器周期的高电平单片机就会复位；ALE/PROG(Pin30)对外输出时钟或用于定时；PSEN(Pin29)允许输出外部程序存储器的读选通信号；EA/VPP(Pin31)程序的内外部选通，接入低电平从外部存储器接入指令，高电平即从内部存储器读取指令，共4根。外接的晶振引脚为XTAL1(Pin19)，XTAL2(Pin20)。
2．四位数码管
日常生活中，数码管的运用十分的广泛，电子产品的显示模块通常都是用数码显示的，比如交通信号灯，电子秤还有很多家用的电器等都用数码管显示，它主要显具体数值。在学习中我们通常都是使用数码管来显示，比液晶显示便捷，便宜。如图3所示为四位数码管，有着坚固耐用，高节能，寿命长等优点。
图3 四位数码管
数码管分为动态显示与静态显示两种。静态显示的特点是每个数码管的段选都必须接入8为数据线来保持显示的字形码，优点是占CPU少，显示便于检测和控制。动态显示电路一般是利用CPU控制显示块的导通与截止动态显示方式 在多位显示时，为了简化硬件电路，通常将所有位的段选线相应地并联在一起，由一个8位I/O口实现控制，形成段选线的多路复用。而各位的共阳极或共阴极分别由相应的I/O口线控制，实现各位的分时选能。
超声波传感器
测距传感器有激光传感器，红外线传感器，超声波传感器等，本设计采用超声波传感器。采用现有的HC-SR04超声波模块如图4所示，
图14数码管显示流程图
调试
本设计以HC-SR04型超声波测距模块为主体，频率保持在40Khz，安装时保持俩超声波探头的中心轴平行。P1口的P1.2口，P1.4口，P1.6口，P1.7口控制四位数码管的片选，P2口接入八段的共阳的数码管a,b,c,d,e,f,g,dp引脚上进行动态的段扫描，通过实物调试更直观的了解本设计的作用及适用性。
一、引言 1
二、超声波测距报警器的设计方案 1
（一）设计目的 1
（二）设计任务 1
（三）设计方案 1
三、硬件系统设计 2
（一）主要元器件简介 2
1．单片机STC89C52 2
2．数码管四位 3
3．超声波传感器 4
（二）模块电路设计 4
1．电源电路 4
1．振荡电路 5
2．复位电路 5
3．显示电路 6
4．声音报警电路 6
四、软件设计 7
（一）主函数设计 7
（二）子函数设计 8
五、调试 9
六、总结与展望 11
致 谢 12
参考文献 13
附录 13
附录1 原理图 13
附录2 PCB图 14
附录3 元器件清单 15
附录4 源程序 16
附录5 实物图 29
一、引言
随着经济和科技的发展，人民生活水平不断提高，对生活品质的要求也不断提高，汽车在日常生活中已经必不可少，在汽车倒车入库时，通常通过后视镜来判断，但容易出现死角，造成汽车刮伤，严重地可能会造成人员伤亡。超声波是人耳所不能听到的声音，现在也出现在人类的日常生活如：在医学上B超；生活中的超声波清洗机，工业上的超声波塑焊设备等。超声波测距的运用也是越来越广泛，为满足日益发展的社会需求，超声波测距仪的精确度不断提高，不断完善自我缺陷，在生活中的运用越来越广泛。超声波测距报警器可以在汽车倒车雷达上实现进行运用。同时机器人技术的飞速发展也推动这超声 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
波测距技术的发展。超声波技术在日常生活中扮演也越来越重要的角色。
单片机是一块集成的电路芯片，单片机从8位、16位到32位。它具有中央处理器CPU，还有只读存储的功能，定时和计时功能，I/O口中断系统的功能，还具有驱动显示电路，A/D转换功能等，单片机在控制系统中起着至关重要的作用。
此课题是利用在学校所学的单片机的基础上，加上之前学习的电子知识，进一步巩固自己学习的知识。利用单片机和超声波传感器、数码管，蜂鸣器制作一款简易的超声波测距仪，这款简易超声波测距仪的设计主要是针对汽车倒车雷达来设计的，汽车倒车是需要注意安全，报警器可以为司机提供预警。
二、超声波测距仪的设计方案
（一）设计目的
由于超声波指向性强，能量消耗慢，传播距离远，进度也可以满足人们的日常需求。因此，制作了简单，便捷的超声波测距仪，可以再非正常工作环境下进行测量，可以方便人们的日常生活。
（二）设计任务
利用STC89C52单片机作为核心控制芯片，干电池作为电源，主要实现以下功能：
（1）设定距离：通过按键设定极限距离值
（2）距离测定：通过超声波传感器进行距离测定，并通过数码管显示
（3）报警设定：测定距离小于极限距离时，蜂鸣器报警
（三）设计方案
选用了STC89C52单片机为核心控制单元，从而实现系统功能。3节干电池作为电源，数码管（四位）作为显示模块，具体由距离检测电路，按键输入，数码管显示，蜂鸣器报警电路构成总框图如图1所示。
图1系统总框图
三、硬件系统设计
（一）主要元器件简介
1．单片机STC89C52
单片机广泛的应用于智能控制电路中，用于数据采集、分析、处理及控制，在自动控制和智能家电等方面被广泛应用。
本设计采用的STC89C52单片机是一种低功耗、高性能八位微控制器。STC89C52单片机兼容MCS-51指令系统；有8k可反复擦写的Flash只读（ROM）存储；4*8个双向I/O口；256*8位内部随机（RAM）存储；3个16位可编程定时/计数器中断；2个串行中断；两个外部中断，其引脚结构图及具体的说明如图2所示。
图2 STC89C52单片机的引脚图
STC89C52单片机可编程输入、输出的引脚有4组8位可编程I/O口，分别是通用I/O口P0口（Pin39-Pin32）可做外部扩展存储单元的数据线及低八位寻址线；通用I/O口P1口（Pin1-Pin8）；通用I/O口P2口（Pin21-Pin28），做外部扩展存储单元的高八位寻址线；通用I/O口P3口（Pin10-Pin17）具有第二功能。STC89C51单片机的控制引脚RST(Pin9)是复位引脚，引脚上有两个机器周期的高电平单片机就会复位；ALE/PROG(Pin30)对外输出时钟或用于定时；PSEN(Pin29)允许输出外部程序存储器的读选通信号；EA/VPP(Pin31)程序的内外部选通，接入低电平从外部存储器接入指令，高电平即从内部存储器读取指令，共4根。外接的晶振引脚为XTAL1(Pin19)，XTAL2(Pin20)。
2．四位数码管
日常生活中，数码管的运用十分的广泛，电子产品的显示模块通常都是用数码显示的，比如交通信号灯，电子秤还有很多家用的电器等都用数码管显示，它主要显具体数值。在学习中我们通常都是使用数码管来显示，比液晶显示便捷，便宜。如图3所示为四位数码管，有着坚固耐用，高节能，寿命长等优点。
图3 四位数码管
数码管分为动态显示与静态显示两种。静态显示的特点是每个数码管的段选都必须接入8为数据线来保持显示的字形码，优点是占CPU少，显示便于检测和控制。动态显示电路一般是利用CPU控制显示块的导通与截止动态显示方式 在多位显示时，为了简化硬件电路，通常将所有位的段选线相应地并联在一起，由一个8位I/O口实现控制，形成段选线的多路复用。而各位的共阳极或共阴极分别由相应的I/O口线控制，实现各位的分时选能。
超声波传感器
测距传感器有激光传感器，红外线传感器，超声波传感器等，本设计采用超声波传感器。采用现有的HC-SR04超声波模块如图4所示，
图14数码管显示流程图
调试
本设计以HC-SR04型超声波测距模块为主体，频率保持在40Khz，安装时保持俩超声波探头的中心轴平行。P1口的P1.2口，P1.4口，P1.6口，P1.7口控制四位数码管的片选，P2口接入八段的共阳的数码管a,b,c,d,e,f,g,dp引脚上进行动态的段扫描，通过实物调试更直观的了解本设计的作用及适用性。
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