超声波测距仪的设计与制作(附件)【字数：8640】
摘 要本文详细介绍了超声波测距系统的整体思路，以及硬件电路和软件程序的设计。其中硬件电路包含STC89C52单片机最小系统、包含信号放大电路的超声波发射电路和超声波接收电路、液晶LCD显示电路、按键电路、蜂鸣器电路等。本超声波测距系统使用单片机STC89C52，此款单片机具有低成本、耐用性等特点，基于此单片机构成了一个成本低、精度高、微型化的可测试实时距离以及可以按键修改报警距离的硬件电路。整体电路使用模块化设计的思想，保证了系统的稳定性。软件程序由主函数、超声波类中断函数、按键中断函数、显示函数等组成。另外，本系统还可以通过按键来设置报警距离的长短，使得系统更加具有通用性。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题背景及重要意义 1
1.2研究内容 1
1.3主要任务及目标 1
第二章 整体设计思路 2
2.1硬件整体设计 3
2.2软件整体设计 4
第三章 硬件设计 5
3.1对超声波的认识 5
3.2超声波测距的具体方法 5
3.3单片机最小系统 5
3.4超声波发射电路 6
3.5超声波接收电路设计 7
3.6显示电路设计 9
3.7蜂鸣器电路 9
3.8按键电路 10
3.9硬件实物展示图 11
第四章 系统软件设计 12
4.1主函数设计 13
4.2超声波中断处理程序 15
4.3按键中断处理程序 17
4.4数据滤波处理 18
4.5计算距离模块设计 19
4.6显示函数 20
4.7程序的编译 21
结束语 22
致 谢 23
参考文献 24
附录 25
附录A编写的计算机程序 25
附录B最小系统原理图 32
附录C系统整体流程图 33
附录D硬件实物图 34
第一章 绪论
1.1课题背景及重要意义
利用超声波检测往往比较迅速、 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
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，因此为了使移动机器人能够自动躲避障碍物行走，就必须装备测距系统，以使其及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，因此在汽车倒车雷达的研制方面也得到了广泛的应用。
1.2研究内容
制作一套基于STC89C52单片机的超声波测距系统，达到测距的目的，以及可以通过按键设置报警距离，并在超出或小于报警距离后实现声音报警提示，也可当作倒车雷达等使用[1]。
首先在专业知识方面，需要掌握传统的模电、数电以及单片机方面的基础知识，其中包括：
根据设计任务和指标，初选电路；
通过对大体的电路选择，确定最终的电路形式并画出原理图；
画出电路板，或者直接在洞洞板上实现硬件电路的连接。
在实现本设计的过程中，还需要有很强的自学能力，因为有的知识课本上是没有的，以及会遇到很多新的没见过的问题，此时又需要去独立的分析解决问题。包括：
学会自己分析、找出解决问题的方法；
在系统设计过程中，碰到的难题，能够从各种渠道找到解决的方法。
1.3主要任务及目标
设计并制作一套最小系统，包括晶振电路、下载口、复位电路等；
设计按键电路以及液晶LCD显示电路；
设计一个超声波测距模块；
系统要求具有一定的可扩展性；
按照规定的要求撰写毕业论文一篇。
第二章 整体设计思路
每次在做一项设计之前，都需要对设计整体具有系统的认识。针对本次设计的超声波测距系统，首先需要对超声波测距是如何实现的，以及超声波测距系统由哪些部分组成，只有首次对系统中的关键部分的了解，才能更好的去完成设计[2]。
整体系统框图如图21所示。
/
图21 整体系统框图
超声波测距的原理如下：其实超声波测距的原理是人类根据大自然中的蝙蝠捕食这一现象去仿制的，测距的过程首先需要一个超声波发射装备来发出超声波，开始发出超声波的时间为t1，然后在发出的超声波触碰到障碍物时，就会被反射回来，然后需要一个超声波接收装置去接收反射回来的超声波，超声波接收装置接收到反射回来的超声波时，此时的时间为t2，设定声速为v，那么就可以知道超声波传感器与所测物体之间的距离s了，距离公式如下：
s＝v*（t2–t1）/2 式（21）
超声波的原理图如图22所示。
/
图22 超声波的原理图
2.1硬件整体设计
在产品设计中，最重要的是分模块设计，分模块设计带来的好处有很多，它可以使设计者有规划、按部就班的完成自己的设计，可以在短时间内查找出错误所在，还能极大地提高开发效率。
首先从系统的硬件部分开始，每个模块单独的画出电路图草稿：
单片机最小系统；
超声波发射部分；
超声波接收部分；
液晶LCD显示部分；
按键以及蜂鸣器部分。
每个模块的电路确定好之后，使用画电路软件AD，把整个电路整合成一个完整的系统。然后通过印制PCB电路板，或者直接在洞洞板上搭建电路，实现硬件实物的工作。本系统采用直接在洞洞板上搭建实物。
整体电路的控制核心为单片机STC89C52。任何系统在实现之前都需要设计一个稳定的最小系统，以保证系统运行的稳定性。由于单片机发出的信号微弱所以需要对发射信号进行放大，同样的道理，由于超声波在空气中传了一段距离，所以反射回来的信号十分微弱并且可能波形发生一定的变形，此时就需要对信号进行整形以及放大，甚至还需要加多级放大，才能让单片机识别到反射回来的超声波信号。任何系统设计都是服务于人类的，所以还需要有一个良好的显示界面，此功能由液晶LCD显示屏完成。另外，系统还加入了报警距离的功能，因为在现实中，不同的地方，所需报警距离是不同的，所以还需要通过按键去实现报警距离的更改。系统整体由上面列举的各个模块组成，整体电路原理图如图23所示。
/
图23 整体电路电路原理图
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题背景及重要意义 1
1.2研究内容 1
1.3主要任务及目标 1
第二章 整体设计思路 2
2.1硬件整体设计 3
2.2软件整体设计 4
第三章 硬件设计 5
3.1对超声波的认识 5
3.2超声波测距的具体方法 5
3.3单片机最小系统 5
3.4超声波发射电路 6
3.5超声波接收电路设计 7
3.6显示电路设计 9
3.7蜂鸣器电路 9
3.8按键电路 10
3.9硬件实物展示图 11
第四章 系统软件设计 12
4.1主函数设计 13
4.2超声波中断处理程序 15
4.3按键中断处理程序 17
4.4数据滤波处理 18
4.5计算距离模块设计 19
4.6显示函数 20
4.7程序的编译 21
结束语 22
致 谢 23
参考文献 24
附录 25
附录A编写的计算机程序 25
附录B最小系统原理图 32
附录C系统整体流程图 33
附录D硬件实物图 34
第一章 绪论
1.1课题背景及重要意义
利用超声波检测往往比较迅速、 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
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，因此为了使移动机器人能够自动躲避障碍物行走，就必须装备测距系统，以使其及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，因此在汽车倒车雷达的研制方面也得到了广泛的应用。
1.2研究内容
制作一套基于STC89C52单片机的超声波测距系统，达到测距的目的，以及可以通过按键设置报警距离，并在超出或小于报警距离后实现声音报警提示，也可当作倒车雷达等使用[1]。
首先在专业知识方面，需要掌握传统的模电、数电以及单片机方面的基础知识，其中包括：
根据设计任务和指标，初选电路；
通过对大体的电路选择，确定最终的电路形式并画出原理图；
画出电路板，或者直接在洞洞板上实现硬件电路的连接。
在实现本设计的过程中，还需要有很强的自学能力，因为有的知识课本上是没有的，以及会遇到很多新的没见过的问题，此时又需要去独立的分析解决问题。包括：
学会自己分析、找出解决问题的方法；
在系统设计过程中，碰到的难题，能够从各种渠道找到解决的方法。
1.3主要任务及目标
设计并制作一套最小系统，包括晶振电路、下载口、复位电路等；
设计按键电路以及液晶LCD显示电路；
设计一个超声波测距模块；
系统要求具有一定的可扩展性；
按照规定的要求撰写毕业论文一篇。
第二章 整体设计思路
每次在做一项设计之前，都需要对设计整体具有系统的认识。针对本次设计的超声波测距系统，首先需要对超声波测距是如何实现的，以及超声波测距系统由哪些部分组成，只有首次对系统中的关键部分的了解，才能更好的去完成设计[2]。
整体系统框图如图21所示。
/
图21 整体系统框图
超声波测距的原理如下：其实超声波测距的原理是人类根据大自然中的蝙蝠捕食这一现象去仿制的，测距的过程首先需要一个超声波发射装备来发出超声波，开始发出超声波的时间为t1，然后在发出的超声波触碰到障碍物时，就会被反射回来，然后需要一个超声波接收装置去接收反射回来的超声波，超声波接收装置接收到反射回来的超声波时，此时的时间为t2，设定声速为v，那么就可以知道超声波传感器与所测物体之间的距离s了，距离公式如下：
s＝v*（t2–t1）/2 式（21）
超声波的原理图如图22所示。
/
图22 超声波的原理图
2.1硬件整体设计
在产品设计中，最重要的是分模块设计，分模块设计带来的好处有很多，它可以使设计者有规划、按部就班的完成自己的设计，可以在短时间内查找出错误所在，还能极大地提高开发效率。
首先从系统的硬件部分开始，每个模块单独的画出电路图草稿：
单片机最小系统；
超声波发射部分；
超声波接收部分；
液晶LCD显示部分；
按键以及蜂鸣器部分。
每个模块的电路确定好之后，使用画电路软件AD，把整个电路整合成一个完整的系统。然后通过印制PCB电路板，或者直接在洞洞板上搭建电路，实现硬件实物的工作。本系统采用直接在洞洞板上搭建实物。
整体电路的控制核心为单片机STC89C52。任何系统在实现之前都需要设计一个稳定的最小系统，以保证系统运行的稳定性。由于单片机发出的信号微弱所以需要对发射信号进行放大，同样的道理，由于超声波在空气中传了一段距离，所以反射回来的信号十分微弱并且可能波形发生一定的变形，此时就需要对信号进行整形以及放大，甚至还需要加多级放大，才能让单片机识别到反射回来的超声波信号。任何系统设计都是服务于人类的，所以还需要有一个良好的显示界面，此功能由液晶LCD显示屏完成。另外，系统还加入了报警距离的功能，因为在现实中，不同的地方，所需报警距离是不同的，所以还需要通过按键去实现报警距离的更改。系统整体由上面列举的各个模块组成，整体电路原理图如图23所示。
/
图23 整体电路电路原理图
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/dzkxyjs/320.html
