单片机的车辆测距仪设计(附件)
本课题所设计的车辆测距仪通过硬件电路与软件程序相结合，实现在车辆行进和倒车时对车身周围实时测距以防碰撞的功能。该系统硬件部分以STC89C52单片机为核心，外接超声波模块，温度补偿模块和报警模块。其中超声波模块采用HC-SR04超声测距模块，实现超声波的发送和接收；温度补偿模块采用DS18B20温度传感器，测量环境温度，并实现对波速的温度补偿；显示模块采用LCD1602液晶屏，可以显示实时的环境温度和所测得的前后距离；报警模块采用蜂鸣器和LED小灯，当距离小于设定值时实现声光报警。该系统软件部分采用C语言进行程序编写，利用Protel 99 SE进行原理图绘制。最后通过实验验证，该测距仪基本符合设计要求，达到车辆测距的目的。关键词 超声波，测距，单片机，温度补偿目录
1 引言 1
1.1 研究背景和意义 1
1.2 国内外发展现状 1
2 系统概述 3
2.1 超声波简介 3
2.1.1 超声波的物理特性 3
2.1.2 超声波的应用 3
2.2 超声波传感器 4
2.2.1 超声波传感器的介绍 4
2.2.2 超声波传感器的特性 4
2.2.3 超声波传感器电路 5
2.3 超声波测距原理 5
2.3.1 超声波测距的方法 5
2.3.2 本课题采用的方法 6
3 系统设计 7
3.1 课题主要研究内容 7
3.2 硬件设计 8
3.2.1 单片机模块 8
3.2.2 超声波模块 9
3.2.3 温度补偿模块 10
3.2.4 显示模块 11
3.2.5 报警电路模块 12
3.3 软件设计 13
3.3.1各模块程序关系 13
3.3.2主程序模块 14
3.3.3温度补偿模块 15
3.3.4 超声波测距模块 15
3.3.5 液晶屏显示模块 17
4 系统调试 18
4.1 系统安装 18
4.2 系统调试 18
结
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
12
3.3 软件设计 13
3.3.1各模块程序关系 13
3.3.2主程序模块 14
3.3.3温度补偿模块 15
3.3.4 超声波测距模块 15
3.3.5 液晶屏显示模块 17
4 系统调试 18
4.1 系统安装 18
4.2 系统调试 18
结论 23
致谢 24
参考文献 25
1 引言
随着科学技术的快速发展，电子测量技术也跟着迅速发展成熟，应用到人类生产生活的各个方面，提高了人们的生活质量水平。而超声波的指向性强，传播距离远，能量消耗慢，其高精度低成本的优点更是受到了大众的青睐。超声波测距利用了超声波特性，并和电子技术相结合实现距离测量，被广泛的应用于倒车雷达，防盗，水位测量等场合。
本文所讲述的课题主要是研究设计测距系统，这里所采用的方法是利用超声波来进行测距，以STC89C52 单片机为核心进行了系统的硬件和软件设计，指出了设计的思路，并分析了存在的问题。该系统设计合理，工作性能良好，运行速度较快，其工作精度基本达到设计要求。
1.1 研究背景和意义
超声波的频率超过20KHz，超过人类的可听范围，属于机械波，所以超声波遵从一般机械波在弹性介质中的传播规律，例如在介质的分界面发生反射现象和折射现象，在介质中会被介质吸收从而发生衰减等，再加上超声波有着良好的方向性，传播距离也远，所以超声波也常常被用在测距系统中。
超声波测量是一种非接触式测量技术，它相对来说更加方便可靠，绿色长久，也不会受到光线或是被测物体颜色等的影响，在恶劣环境中（如潮湿，高温，腐蚀气体，粉尘等）也不受影响，较其他测量仪器更加安全卫生。利用超声波检测也更为快速方便，更容易被控制，运行过程简单明了，测量精度高，实用性强，因而超声波测量不仅在矿业，水文，定位等工业方面有着广泛的应用，也在生活中随处可见，例如较为常见的汽车倒车雷达。倒车雷达的作用在于探测车身周围是否有障碍物，并且检测到障碍物的距离，方便驾驶员控制车身，以防碰触，帮助安全倒车和泊车，现在很多汽车上都会安装，因而，本测距系统设计具有广泛的应用意义。
1.2 国内外发展现状
传统的测距系统往往存在着很多问题，而由于超声波强度大，方向性好的优点，利用超声波测量距离可以少掉很多麻烦，因此超声波测量距离技术在多个领域都得到了广泛的应用。我国从1956年开始就形成了超声波的大规模的研究，到现在为止，已在各个领域得到了广泛的发展和应用。超声波测距和定位已成为声学和仪器科学的综合性学科，现今已在多个领域广泛使用，成果非凡。
利用传统的模拟或数字电路组成的系统很多都存在着不方便调试改进，功能难以扩展延伸，准确度低等缺陷，所以基于单片机来设计测距仪更受大众青睐。先用超声波模块电路发射接收超声波，再由单片机定时器计时得到超声波的传播时间，由此可以计算出自身到目标物体的距离。它测量电路简单方便，测量结果精度高，测距速度快，可靠性好。
迄今为止，非接触式检测技术在很多领域中应用广泛，常见的的测量方法有红外测距、激光测距、CCD探测、雷达测距、超声波测距等[11]。红外测距系统是通过传感器的发光管发射光束,光敏接收管接收反射回来的红外光，接收到的红外光的强度随着目标物体距离的不同而改变,根据这个来确定周围有没有物体挡住，并且根据接收到的回波信号的强弱程度来判断它离自身的距离。红外测距仪测量范围通常为1-5公里。
激光雷达测距系统则是两者互相协调合作的结果，它先通过激光雷达发射激光束脉冲，再通过扫描器快速扫描测量区域，由雷达接收系统接收被反射回的信号，回波信号经过一系列的处理例如光电转换等到达计时电路，最后计算得出目标距离。激光测距具有良好的方向性、高效的测量，并且穿透能力强，不受雨雾天气影响，但是它的成本很高，而且计算处理较为繁琐 [11] 。目前，我国的激光测距仪研究的基础技术都已经达到条件，但需要研究考虑工程应用，研制相关应用产品。
另外，CCD探测的应用更加直观也非常简便，它不需要信号发射源而且它还能在测距同时获取巨大的可视化信息，但也因为视觉测距的缘故，因此在成本上花费巨大，计算处理也十分复杂。雷达测距可以全天候工作，且无论外界环境有多差，它都能不受干扰，能够实现在短距离内的高精度测距，但是雷达测距也有它的缺点，就是容易被电磁波干扰。
然而超声波测距受外界环境影响甚微，适合在各种环境中工作，即使是在有电磁干扰，有毒等各种恶劣环境中，而且它在识别漫反射性较差及透明的物体上也更有优势，且覆盖面积更大 [12] 。现今，超声波测距在勘探测量、汽车倒车雷达、定位防撞等多个领域应用广泛，其应用仍在不断发展之中。
目前，国内相关科研人员在超
1 引言 1
1.1 研究背景和意义 1
1.2 国内外发展现状 1
2 系统概述 3
2.1 超声波简介 3
2.1.1 超声波的物理特性 3
2.1.2 超声波的应用 3
2.2 超声波传感器 4
2.2.1 超声波传感器的介绍 4
2.2.2 超声波传感器的特性 4
2.2.3 超声波传感器电路 5
2.3 超声波测距原理 5
2.3.1 超声波测距的方法 5
2.3.2 本课题采用的方法 6
3 系统设计 7
3.1 课题主要研究内容 7
3.2 硬件设计 8
3.2.1 单片机模块 8
3.2.2 超声波模块 9
3.2.3 温度补偿模块 10
3.2.4 显示模块 11
3.2.5 报警电路模块 12
3.3 软件设计 13
3.3.1各模块程序关系 13
3.3.2主程序模块 14
3.3.3温度补偿模块 15
3.3.4 超声波测距模块 15
3.3.5 液晶屏显示模块 17
4 系统调试 18
4.1 系统安装 18
4.2 系统调试 18
结
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
12
3.3 软件设计 13
3.3.1各模块程序关系 13
3.3.2主程序模块 14
3.3.3温度补偿模块 15
3.3.4 超声波测距模块 15
3.3.5 液晶屏显示模块 17
4 系统调试 18
4.1 系统安装 18
4.2 系统调试 18
结论 23
致谢 24
参考文献 25
1 引言
随着科学技术的快速发展，电子测量技术也跟着迅速发展成熟，应用到人类生产生活的各个方面，提高了人们的生活质量水平。而超声波的指向性强，传播距离远，能量消耗慢，其高精度低成本的优点更是受到了大众的青睐。超声波测距利用了超声波特性，并和电子技术相结合实现距离测量，被广泛的应用于倒车雷达，防盗，水位测量等场合。
本文所讲述的课题主要是研究设计测距系统，这里所采用的方法是利用超声波来进行测距，以STC89C52 单片机为核心进行了系统的硬件和软件设计，指出了设计的思路，并分析了存在的问题。该系统设计合理，工作性能良好，运行速度较快，其工作精度基本达到设计要求。
1.1 研究背景和意义
超声波的频率超过20KHz，超过人类的可听范围，属于机械波，所以超声波遵从一般机械波在弹性介质中的传播规律，例如在介质的分界面发生反射现象和折射现象，在介质中会被介质吸收从而发生衰减等，再加上超声波有着良好的方向性，传播距离也远，所以超声波也常常被用在测距系统中。
超声波测量是一种非接触式测量技术，它相对来说更加方便可靠，绿色长久，也不会受到光线或是被测物体颜色等的影响，在恶劣环境中（如潮湿，高温，腐蚀气体，粉尘等）也不受影响，较其他测量仪器更加安全卫生。利用超声波检测也更为快速方便，更容易被控制，运行过程简单明了，测量精度高，实用性强，因而超声波测量不仅在矿业，水文，定位等工业方面有着广泛的应用，也在生活中随处可见，例如较为常见的汽车倒车雷达。倒车雷达的作用在于探测车身周围是否有障碍物，并且检测到障碍物的距离，方便驾驶员控制车身，以防碰触，帮助安全倒车和泊车，现在很多汽车上都会安装，因而，本测距系统设计具有广泛的应用意义。
1.2 国内外发展现状
传统的测距系统往往存在着很多问题，而由于超声波强度大，方向性好的优点，利用超声波测量距离可以少掉很多麻烦，因此超声波测量距离技术在多个领域都得到了广泛的应用。我国从1956年开始就形成了超声波的大规模的研究，到现在为止，已在各个领域得到了广泛的发展和应用。超声波测距和定位已成为声学和仪器科学的综合性学科，现今已在多个领域广泛使用，成果非凡。
利用传统的模拟或数字电路组成的系统很多都存在着不方便调试改进，功能难以扩展延伸，准确度低等缺陷，所以基于单片机来设计测距仪更受大众青睐。先用超声波模块电路发射接收超声波，再由单片机定时器计时得到超声波的传播时间，由此可以计算出自身到目标物体的距离。它测量电路简单方便，测量结果精度高，测距速度快，可靠性好。
迄今为止，非接触式检测技术在很多领域中应用广泛，常见的的测量方法有红外测距、激光测距、CCD探测、雷达测距、超声波测距等[11]。红外测距系统是通过传感器的发光管发射光束,光敏接收管接收反射回来的红外光，接收到的红外光的强度随着目标物体距离的不同而改变,根据这个来确定周围有没有物体挡住，并且根据接收到的回波信号的强弱程度来判断它离自身的距离。红外测距仪测量范围通常为1-5公里。
激光雷达测距系统则是两者互相协调合作的结果，它先通过激光雷达发射激光束脉冲，再通过扫描器快速扫描测量区域，由雷达接收系统接收被反射回的信号，回波信号经过一系列的处理例如光电转换等到达计时电路，最后计算得出目标距离。激光测距具有良好的方向性、高效的测量，并且穿透能力强，不受雨雾天气影响，但是它的成本很高，而且计算处理较为繁琐 [11] 。目前，我国的激光测距仪研究的基础技术都已经达到条件，但需要研究考虑工程应用，研制相关应用产品。
另外，CCD探测的应用更加直观也非常简便，它不需要信号发射源而且它还能在测距同时获取巨大的可视化信息，但也因为视觉测距的缘故，因此在成本上花费巨大，计算处理也十分复杂。雷达测距可以全天候工作，且无论外界环境有多差，它都能不受干扰，能够实现在短距离内的高精度测距，但是雷达测距也有它的缺点，就是容易被电磁波干扰。
然而超声波测距受外界环境影响甚微，适合在各种环境中工作，即使是在有电磁干扰，有毒等各种恶劣环境中，而且它在识别漫反射性较差及透明的物体上也更有优势，且覆盖面积更大 [12] 。现今，超声波测距在勘探测量、汽车倒车雷达、定位防撞等多个领域应用广泛，其应用仍在不断发展之中。
目前，国内相关科研人员在超
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