单片机车用超声波测距仪的设计与实现
目 录
一、引言 1
(一)课题研究背景 1
(二)课题研究现状 1
(三)课题研究的意义 1
二、单片机超声波测距仪方案设计 2
(一)设计方案 2
(二)设计内容? 2
(三)单片机芯片 3
(四)LCD1602液晶显示器 4
(五)超声波传感器 6
三、硬件设计 7
(一)车用超声波测距设计框图 7
(二)单片机最小系统 7
(三)LCD1602液晶显示电路 9
(四)按键设置电路 10
(五)超声波检测电路 10
(六)指示电路 11
(七)报警电路 12
四、软件设计 13
(一)总软件程序 13
(二)液晶显示流程 14
(三)测距模块的软件流程 15
(四) 报警指示流程 16
五、系统调试 17
(一)软件编辑 17
(二)硬件测试准备 17
六、总结与展望 19
致 谢 20
参考文献 21
附录1总设计原理图 22
附录2：源文件 23
一、引言
(一)课题研究背景
近年来，随着人们生活水平的提高、市场的繁荣，私家车、运输车及各种车辆与日俱增，汽车也就成为各地经济发展的中枢纽带，逐渐走入每个家庭。在享受汽车给人们带来便利的同时，由于倒车而产生的问题也日益突出。例如，在公路、街道、停车场、车库等拥挤、狭窄的地方倒车时，驾驶员既要前瞻，又要后顾，稍微不小心就会发生追尾事故。为此本次设计了单片机车用超声波测距系统，通过该系统能实现汽车倒车时，车身到障碍物的距离测量，并能够把测量的数据通过LCD液晶显示器显示出来。当汽车倒车的距离达到了设定的临界值时，此时系统就会发出警示声。通过该系统，能解决车辆倒车的问题，为此本次设计了基于单片机车用超声波测距仪的设计装置。
(二)课题研究现状
国外国外测距仪表早期大多采用机械原理，但近年来随着电子技术的应用，逐步向机电
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单片机车用超声波测距系统，通过该系统能实现汽车倒车时，车身到障碍物的距离测量，并能够把测量的数据通过LCD液晶显示器显示出来。当汽车倒车的距离达到了设定的临界值时，此时系统就会发出警示声。通过该系统，能解决车辆倒车的问题，为此本次设计了基于单片机车用超声波测距仪的设计装置。
(二)课题研究现状
国外国外测距仪表早期大多采用机械原理，但近年来随着电子技术的应用，逐步向机电一体化发展，并且总结了许多新的测量原理。在传统原理中渗透了电子技术及微机技术，结构有了很大的改善，功能有了很大的提高。从国外测距仪发展的技术动向看，当前国外测距仪新技术普遍应用，普遍采用电子设计自动化、计算机辅助测试、数字信号处理、专用集成电路及表面贴装技术等。呈现出智能化测距仪、非接触式测量方式的测距仪、新原理的小型测距。
国内这方面随着传感器和单片机控制技术的不断发展，非接触式检测技术已被广泛应用于多个领域。目前，典型的非接触式测距方法有超声波测距、CCD?探测、雷达测距、激光测距等。其中，CCD?探测具有使用方便、无需信号发射源、同时获得大量的场景信息等特点，但视觉测距需要额外的计算开销。雷达测距具有全天候工作，适合于恶劣的环境中进行短距离、高精度测距的优点，但容易受电磁波干扰。激光测距具有高方向性、高单色性、高亮度、测量速度快等优势，尤其是对雨雾有一定的穿透能力，抗干扰能力强，但其成本高、数据处理复杂,余国外相比，国内在超神波领域的设计还是比较落后的，为此，需要在超声波非接触式测量装置上进行技术的突破。
(三)课题研究的意义
人们生活水平的提高，车辆越来越多，出现意外交通事故的情况也越来越频繁。为了解决因为倒车而引起的交通事故或者意外情况，本次设计了车用超声波测距仪装置，通过该装置的超声波模块测量车辆倒车时的距离，并能在LCD液晶显示器上面显示，最终，让车主能准确和安全的倒车。这种轻便，简易的测量装置，能满足测量的需求，并且能有效的避免意外情况的发生，为此，本次选择了基于单片机车用超声波测距仪的设计与实现，希望通过该装置，减少和避免车辆在倒车或者停车时，出现的意外情况。通过自己所学单片机技术这门课程，设计一款单片机结合超声波模块实现测量的系统，能更好的将自己所学应用到设计中去，对自己的能力的提高很有意义，对机车安全停车也很方便。
二、单片机超声波测距仪方案设计
(一)设计方案
本次设计的超声波测距仪在设计的过程中，根据功能需求，设计的超声波测距方案如下：
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、中长距的高精度测距等优点，即用超声波发射器向某一方向发送超声波，将电能转换，发射超声波，同时在发射的时候单片机就开始计时，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回波时，将超生振动转换成电信号，同时单片机停止计时。超声波测距原理一般采用渡越时间法TOF，设超声波在空气中的传播速度为C，从发射到遇到障碍物反射回来在空气中的传播时间为T，声源与障碍物的距离为L，则易知L=C*T/2，这样可以测出声源与障碍物之间的距离，然后在LCD显示屏上稳定的显示出来。
单片机车用超声波测距仪系统由单片机AT89C51最小系统实现驱动控制，当机车倒车时，打开超声波测距仪，此时超声波发射器发出信号，遇到障碍后，超声波又把信号返回，接收器接到信号后，单片机对发送和接收到超声时间进行处理，利用超声波传播的原理，最终把处理计算后的测量距离，在LCD液晶显示器上显示出来。超声波检测的车用距离，低于按键电路设计的最大车用报警距离时，此时车用超声波测距离就会声光报警，提醒用户，在倒车将会发生碰撞情况。本次设计中，利用超声波的遇到障碍物信号会反射回来的原理，结合单片机系统，实现了整个距离测量。
(二)设计内容?
单片机视力保护器系统主要用单片机来实现各个功能的动作，本次设计的主要的基本要求如下：
通过超声波传感器测量出车辆倒车的距离。
（2）通过LCD1602液晶显示器在车内显示倒车的距离。
（3）当测量的车距在报警值内，
一、引言 1
(一)课题研究背景 1
(二)课题研究现状 1
(三)课题研究的意义 1
二、单片机超声波测距仪方案设计 2
(一)设计方案 2
(二)设计内容? 2
(三)单片机芯片 3
(四)LCD1602液晶显示器 4
(五)超声波传感器 6
三、硬件设计 7
(一)车用超声波测距设计框图 7
(二)单片机最小系统 7
(三)LCD1602液晶显示电路 9
(四)按键设置电路 10
(五)超声波检测电路 10
(六)指示电路 11
(七)报警电路 12
四、软件设计 13
(一)总软件程序 13
(二)液晶显示流程 14
(三)测距模块的软件流程 15
(四) 报警指示流程 16
五、系统调试 17
(一)软件编辑 17
(二)硬件测试准备 17
六、总结与展望 19
致 谢 20
参考文献 21
附录1总设计原理图 22
附录2：源文件 23
一、引言
(一)课题研究背景
近年来，随着人们生活水平的提高、市场的繁荣，私家车、运输车及各种车辆与日俱增，汽车也就成为各地经济发展的中枢纽带，逐渐走入每个家庭。在享受汽车给人们带来便利的同时，由于倒车而产生的问题也日益突出。例如，在公路、街道、停车场、车库等拥挤、狭窄的地方倒车时，驾驶员既要前瞻，又要后顾，稍微不小心就会发生追尾事故。为此本次设计了单片机车用超声波测距系统，通过该系统能实现汽车倒车时，车身到障碍物的距离测量，并能够把测量的数据通过LCD液晶显示器显示出来。当汽车倒车的距离达到了设定的临界值时，此时系统就会发出警示声。通过该系统，能解决车辆倒车的问题，为此本次设计了基于单片机车用超声波测距仪的设计装置。
(二)课题研究现状
国外国外测距仪表早期大多采用机械原理，但近年来随着电子技术的应用，逐步向机电
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
单片机车用超声波测距系统，通过该系统能实现汽车倒车时，车身到障碍物的距离测量，并能够把测量的数据通过LCD液晶显示器显示出来。当汽车倒车的距离达到了设定的临界值时，此时系统就会发出警示声。通过该系统，能解决车辆倒车的问题，为此本次设计了基于单片机车用超声波测距仪的设计装置。
(二)课题研究现状
国外国外测距仪表早期大多采用机械原理，但近年来随着电子技术的应用，逐步向机电一体化发展，并且总结了许多新的测量原理。在传统原理中渗透了电子技术及微机技术，结构有了很大的改善，功能有了很大的提高。从国外测距仪发展的技术动向看，当前国外测距仪新技术普遍应用，普遍采用电子设计自动化、计算机辅助测试、数字信号处理、专用集成电路及表面贴装技术等。呈现出智能化测距仪、非接触式测量方式的测距仪、新原理的小型测距。
国内这方面随着传感器和单片机控制技术的不断发展，非接触式检测技术已被广泛应用于多个领域。目前，典型的非接触式测距方法有超声波测距、CCD?探测、雷达测距、激光测距等。其中，CCD?探测具有使用方便、无需信号发射源、同时获得大量的场景信息等特点，但视觉测距需要额外的计算开销。雷达测距具有全天候工作，适合于恶劣的环境中进行短距离、高精度测距的优点，但容易受电磁波干扰。激光测距具有高方向性、高单色性、高亮度、测量速度快等优势，尤其是对雨雾有一定的穿透能力，抗干扰能力强，但其成本高、数据处理复杂,余国外相比，国内在超神波领域的设计还是比较落后的，为此，需要在超声波非接触式测量装置上进行技术的突破。
(三)课题研究的意义
人们生活水平的提高，车辆越来越多，出现意外交通事故的情况也越来越频繁。为了解决因为倒车而引起的交通事故或者意外情况，本次设计了车用超声波测距仪装置，通过该装置的超声波模块测量车辆倒车时的距离，并能在LCD液晶显示器上面显示，最终，让车主能准确和安全的倒车。这种轻便，简易的测量装置，能满足测量的需求，并且能有效的避免意外情况的发生，为此，本次选择了基于单片机车用超声波测距仪的设计与实现，希望通过该装置，减少和避免车辆在倒车或者停车时，出现的意外情况。通过自己所学单片机技术这门课程，设计一款单片机结合超声波模块实现测量的系统，能更好的将自己所学应用到设计中去，对自己的能力的提高很有意义，对机车安全停车也很方便。
二、单片机超声波测距仪方案设计
(一)设计方案
本次设计的超声波测距仪在设计的过程中，根据功能需求，设计的超声波测距方案如下：
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、中长距的高精度测距等优点，即用超声波发射器向某一方向发送超声波，将电能转换，发射超声波，同时在发射的时候单片机就开始计时，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回波时，将超生振动转换成电信号，同时单片机停止计时。超声波测距原理一般采用渡越时间法TOF，设超声波在空气中的传播速度为C，从发射到遇到障碍物反射回来在空气中的传播时间为T，声源与障碍物的距离为L，则易知L=C*T/2，这样可以测出声源与障碍物之间的距离，然后在LCD显示屏上稳定的显示出来。
单片机车用超声波测距仪系统由单片机AT89C51最小系统实现驱动控制，当机车倒车时，打开超声波测距仪，此时超声波发射器发出信号，遇到障碍后，超声波又把信号返回，接收器接到信号后，单片机对发送和接收到超声时间进行处理，利用超声波传播的原理，最终把处理计算后的测量距离，在LCD液晶显示器上显示出来。超声波检测的车用距离，低于按键电路设计的最大车用报警距离时，此时车用超声波测距离就会声光报警，提醒用户，在倒车将会发生碰撞情况。本次设计中，利用超声波的遇到障碍物信号会反射回来的原理，结合单片机系统，实现了整个距离测量。
(二)设计内容?
单片机视力保护器系统主要用单片机来实现各个功能的动作，本次设计的主要的基本要求如下：
通过超声波传感器测量出车辆倒车的距离。
（2）通过LCD1602液晶显示器在车内显示倒车的距离。
（3）当测量的车距在报警值内，
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