单片机的超声波测距仪的制作毕业设计
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Abstract
STC89C52 is on STC series single-chip computer in common use, has important significance in the field of automatic control, its ease of use and versatility is widely used. This design on the basis of STC89C52 microcontroller made a ultrasonic ranging, measure distance to ensure driving safety. Around the hardware design, including the main control module, ultrasonic sensor module, key control module, display module and alarm module, design integration of several modules. And the software design of this aspect, the software design includes the design of the main program, and subroutine design of each module. Finally based on the ultrasonic range finder experiment measurement and analysis.
Keywords: ultrasonic STC89C52
一、 绪论
（一）背景及研究意义
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
本设计是在超声波一些特性的基础上,利用其不用触摸到就能完成检测这一技术来制作的。且超声波不受光线、被测对象形状等因素的影响，具有性能高、高可靠等长处。超声波不论在不同的环境下都能准确地测量出距离，所以在空气中进行测量也会用到超声波。利用超声波检测技术相对于其他检测有着计算迅速、操作控制简单方便等优势，测量精度方面相对较高，在我们生活中超声波检测技术也得到了运用，像在汽车行车中的测距技术方面就是运用了超声波检测技术，因此我们对这项技术还是有所了解的。
（二）国内外研究现状
随着科学技术水平的提高，电子技术的飞快发展也带动了汽车电子产业的发展，车载电子安全产品的研制有了很好的发展前景。在现实中，随着车辆的增多，交通道路上也就会出现问题，针对这个问题便有了超声波测距仪，它将是汽车应该装备的安全电子产品，保证车辆的安全距离。而我们所研究的汽车倒车雷达所装载的测距报警系统是以单片机芯片为基础的，这种智能测距系统研制发展受到人们的追捧，这也是未来研究车载安全电子产品的发展方向。其实超声波测距仪的工作原理很简单，首先在汽车行驶时如果碰到前方有障碍物，再利用超声波技术检测到距离，当越来越靠近障碍物时车载的蜂鸣器进行报警提示，从而保证了驾驶员的视觉空间正常行车,这也就是我们制作超声波测距仪的主要目的，就是为了使我们的驾驶时间更轻松便捷。超声波测距仪系统搭载在汽车上既操作简单方便又实用，而且能够满足未来汽车电子系统网络化的需求。
二、整体设计
图1 系统总体设计图
本设计的整体构思从两个方面进行的，一是考虑到硬件的选择和设计，二是软件的设计。本设计包含了4个重要模块，包括超声波传感器模块、四位数码管显示模块、按键控制模块以及报警器模块。按键模块的作用是用来设定初始值的，将设定好的值反馈给主控模块；超声波传感器模块将信号的信息发送到主控制器，然后主控器开始对所收到的信息进行处理，输出一个值显示于数码管，或者输出在报警模块。系统总体的设计方框图见图1。
三、硬件电路
硬件电路是以单片机为基础的，另外还包括插有超声波发射头、超声波接收头、4位共阳极数码管以及报警器等组成部分。其中超声波发射接收头和超声波接收头负责对信号的发射和接收，数码管用于显示到障碍物的实际距离，报警器用于当实际距离小于初始值时实现报警。
（一）单片机系统
1. 如何选择合适的单片机
在制作超声波测距仪时，首先要考虑到选择什么样的单片机系统，系统控制的根本是单片机系统，良好的单片机具有好的硬件条件。所选择的单片机要求功能丰富，执行结果准确性高，同时运作简便，具体如下所示：
（1）单片机的是否含有高科技的附加功能；
（2）单片机一些硬件性能参数指标；
（3）单片机的存储介质；
（4）单片机的封装形式；
（5）还有单片机的功耗、抗干扰能力等。
考虑到以上几方面因素，采用STC89C52作为本设计的核心单片机。
2. 单片机最小系统
单片机最小系统简单地说就是单片机内部的最小硬件单元电路，当单片机处于正常工作的状态时，这些最小单元电路就是单片机的最小系统。单片机最小系统主要包括晶振电路以及复位电路，晶振电路用于提供系统的工作时钟，而复位电路用于当系统出现故障时可以将系统及时恢复。STC89C52单片机的最小系统见图2
图2单片机最小系统图
（二）超声波发射和接收电路设计
超声波属于一种振动频率高且沿直线传播的机械波，在介质中传播过程中若碰到了障碍物，超声波会反射回来，即产生回波。
超声波发射和接收电路的工作原理，就是由超声波发射头发射出超声波，此时定时器接起始计时，当超声波在空气中传播时碰到障碍物立刻发生回波，此时超声波接收头接收到回波，然后传送给单片机进行处理，同时制止定时器计时，若设超声波到障碍物所花时间为t（单位：s），距离为S（单位：m）。在空气中超声波传播速度为V≈340 m/s，定时器计数（N）机器工作周期记为T，将时钟频率设为f=12 MHz，则：
S=340×t/2=170×t
T＝12/f=1μs
t=N×T＝N×0.000001（s）
S＝170×N×T＝170×N/1000000（m）
1. HC-SR04超声波集成模块
HC-SR04超声波集成模块是由4个部分组成，分别是超声波发射头、超声波接收头、芯片电路和芯片放大电路。同时超声波模块精度可以达到0.3 cm，测量出来的距离数值也相当稳定。超声波模块头见图3。
3. 超声波接收电路设计
超声波接收电路是以集成电路芯片电路为基础的，芯片电路有着重要意义，超声波进入此电路时会被进行一系列的处理，包括对超声波信号的放大、限幅、滤波、检波、整形等。经过处理之后，超声波接收电路接收到处理过的信号，产生一个低电平信号传送到中断程序，信号经过中断处理后传送到单片机，单片机遏制定时器计时，单片机内部立刻执行数据处理。
五、硬件调试
为了保护制作的超声波测距仪，将已制作好的模块用板子给固定住。
Abstract
STC89C52 is on STC series single-chip computer in common use, has important significance in the field of automatic control, its ease of use and versatility is widely used. This design on the basis of STC89C52 microcontroller made a ultrasonic ranging, measure distance to ensure driving safety. Around the hardware design, including the main control module, ultrasonic sensor module, key control module, display module and alarm module, design integration of several modules. And the software design of this aspect, the software design includes the design of the main program, and subroutine design of each module. Finally based on the ultrasonic range finder experiment measurement and analysis.
Keywords: ultrasonic STC89C52
一、 绪论
（一）背景及研究意义
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
本设计是在超声波一些特性的基础上,利用其不用触摸到就能完成检测这一技术来制作的。且超声波不受光线、被测对象形状等因素的影响，具有性能高、高可靠等长处。超声波不论在不同的环境下都能准确地测量出距离，所以在空气中进行测量也会用到超声波。利用超声波检测技术相对于其他检测有着计算迅速、操作控制简单方便等优势，测量精度方面相对较高，在我们生活中超声波检测技术也得到了运用，像在汽车行车中的测距技术方面就是运用了超声波检测技术，因此我们对这项技术还是有所了解的。
（二）国内外研究现状
随着科学技术水平的提高，电子技术的飞快发展也带动了汽车电子产业的发展，车载电子安全产品的研制有了很好的发展前景。在现实中，随着车辆的增多，交通道路上也就会出现问题，针对这个问题便有了超声波测距仪，它将是汽车应该装备的安全电子产品，保证车辆的安全距离。而我们所研究的汽车倒车雷达所装载的测距报警系统是以单片机芯片为基础的，这种智能测距系统研制发展受到人们的追捧，这也是未来研究车载安全电子产品的发展方向。其实超声波测距仪的工作原理很简单，首先在汽车行驶时如果碰到前方有障碍物，再利用超声波技术检测到距离，当越来越靠近障碍物时车载的蜂鸣器进行报警提示，从而保证了驾驶员的视觉空间正常行车,这也就是我们制作超声波测距仪的主要目的，就是为了使我们的驾驶时间更轻松便捷。超声波测距仪系统搭载在汽车上既操作简单方便又实用，而且能够满足未来汽车电子系统网络化的需求。
二、整体设计
图1 系统总体设计图
本设计的整体构思从两个方面进行的，一是考虑到硬件的选择和设计，二是软件的设计。本设计包含了4个重要模块，包括超声波传感器模块、四位数码管显示模块、按键控制模块以及报警器模块。按键模块的作用是用来设定初始值的，将设定好的值反馈给主控模块；超声波传感器模块将信号的信息发送到主控制器，然后主控器开始对所收到的信息进行处理，输出一个值显示于数码管，或者输出在报警模块。系统总体的设计方框图见图1。
三、硬件电路
硬件电路是以单片机为基础的，另外还包括插有超声波发射头、超声波接收头、4位共阳极数码管以及报警器等组成部分。其中超声波发射接收头和超声波接收头负责对信号的发射和接收，数码管用于显示到障碍物的实际距离，报警器用于当实际距离小于初始值时实现报警。
（一）单片机系统
1. 如何选择合适的单片机
在制作超声波测距仪时，首先要考虑到选择什么样的单片机系统，系统控制的根本是单片机系统，良好的单片机具有好的硬件条件。所选择的单片机要求功能丰富，执行结果准确性高，同时运作简便，具体如下所示：
（1）单片机的是否含有高科技的附加功能；
（2）单片机一些硬件性能参数指标；
（3）单片机的存储介质；
（4）单片机的封装形式；
（5）还有单片机的功耗、抗干扰能力等。
考虑到以上几方面因素，采用STC89C52作为本设计的核心单片机。
2. 单片机最小系统
单片机最小系统简单地说就是单片机内部的最小硬件单元电路，当单片机处于正常工作的状态时，这些最小单元电路就是单片机的最小系统。单片机最小系统主要包括晶振电路以及复位电路，晶振电路用于提供系统的工作时钟，而复位电路用于当系统出现故障时可以将系统及时恢复。STC89C52单片机的最小系统见图2
图2单片机最小系统图
（二）超声波发射和接收电路设计
超声波属于一种振动频率高且沿直线传播的机械波，在介质中传播过程中若碰到了障碍物，超声波会反射回来，即产生回波。
超声波发射和接收电路的工作原理，就是由超声波发射头发射出超声波，此时定时器接起始计时，当超声波在空气中传播时碰到障碍物立刻发生回波，此时超声波接收头接收到回波，然后传送给单片机进行处理，同时制止定时器计时，若设超声波到障碍物所花时间为t（单位：s），距离为S（单位：m）。在空气中超声波传播速度为V≈340 m/s，定时器计数（N）机器工作周期记为T，将时钟频率设为f=12 MHz，则：
S=340×t/2=170×t
T＝12/f=1μs
t=N×T＝N×0.000001（s）
S＝170×N×T＝170×N/1000000（m）
1. HC-SR04超声波集成模块
HC-SR04超声波集成模块是由4个部分组成，分别是超声波发射头、超声波接收头、芯片电路和芯片放大电路。同时超声波模块精度可以达到0.3 cm，测量出来的距离数值也相当稳定。超声波模块头见图3。
3. 超声波接收电路设计
超声波接收电路是以集成电路芯片电路为基础的，芯片电路有着重要意义，超声波进入此电路时会被进行一系列的处理，包括对超声波信号的放大、限幅、滤波、检波、整形等。经过处理之后，超声波接收电路接收到处理过的信号，产生一个低电平信号传送到中断程序，信号经过中断处理后传送到单片机，单片机遏制定时器计时，单片机内部立刻执行数据处理。
五、硬件调试
为了保护制作的超声波测距仪，将已制作好的模块用板子给固定住。
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