单片机的车辆测距仪设计与实现(源码)
利用超声波测距原理，设计了一种基于STC89C52单片机的车辆测距系统。硬件部分采用STC89C52单片机为核心，其他主要有超声波发射电路、超声波接收电路、温度校正电路、LCD显示电路和蜂鸣器报警电路。发射电路发射超声波，接收电路接收回波，结合温度传感器DS18B20采集的实时温度对声速进行校正，由单片机计算出距离，然后在液晶屏上显示测量结果，蜂鸣器根据距离来报警。根据实验结果显示，该设计基本达到了要求，该系统的测量精度为1cm，测量的范围为5-300cm，能够满足车辆测距系统的设计要求，并且该系统具有结构简单、性能稳定的特点关键词 单片机，超声波测距，温度目 录
1 引言 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 国内外研究和发展现状 1
1.3 研究内容 2
2 超声波测距的原理 3
2.1 超声波的基本理论 3
2.2 超声波测距系统原理 3
3 总体设计方案 4
3.1 总体方案概述 4
3.2系统硬件设计 4
3.3系统软件设计 5
4 硬件系统详细设计 6
4.1 电源供电模块 6
4.2 主控芯片STC89C52 6
4.3 超声波传感器模块 8
4.4 蜂鸣器电路 10
4.5 温度补偿电路 11
4.6 液晶显示模块 12
5 软件系统详细设计 14
5.1 Keil软件开发工具介绍 14
5.2 系统程序结构 14
5.3 程序流程图 15
6 系统测试 21
结 论 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
1 引言
1.1 课题研究背景
在测量方面的应用发展，对于距离测量的精确需求愈来愈来高。常用的测距方法可简单概括为光学方法、无线电方法和超声波方法。前两种方法在某些地方有一定局限性，而超声波具有明显的优势，超声波基本不受光照的影响，可用于测量反射性差和一些特殊的物体，还可以在潮湿、漆黑、高海拔等一些恶劣环境中工作；最重要的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
/> 参 考 文 献 26
1 引言
1.1 课题研究背景
在测量方面的应用发展，对于距离测量的精确需求愈来愈来高。常用的测距方法可简单概括为光学方法、无线电方法和超声波方法。前两种方法在某些地方有一定局限性，而超声波具有明显的优势，超声波基本不受光照的影响，可用于测量反射性差和一些特殊的物体，还可以在潮湿、漆黑、高海拔等一些恶劣环境中工作；最重要的是超声波传感器构造简单，应用方便，信息处理比较可靠[1]。总的来说，超声波测距其实是一种十分实用的方法，尤其是近距离测距时，受外界环境的影响较小，在做成产品时有成本低，结构简单等特点。
随着科学技术的发展和多学科技术的结合和发展，一般的测距功能已经不能满足人们的需求了。车辆测距仪是每辆汽车的必备的辅助功能装置，它能以声音或视频告知驾驶者汽车距离周围障碍物的具体情况，解决了驾驶者行车时需要左右观察后视镜的不便，同时使行车更为安全。
1.2 国内外研究和发展现状
起初的测距仪一般都是基于光学原理，由于科学技术的进步，各种测距仪不断研发出来。主要的测距仪有以下几种：第一种，雷达测距仪，运用调频雷达原理，同时采用同步频脉冲技术，向被测物体发射一定频率的微波信号，再接收到回波信号，因为发射波和接收波时间的延迟，微波的频率发生变化，从而前后信号的差频是正比于发射点到被测物体的距离。第二种，激光测距仪，它通过向被测物体发射激光光速，接收激光反射波，得到时间差来确定距离。第三种，射线测距仪，它是根据射线照射不同物质会出现不同衰减的原理，这种方法适合解决传统测距仪不能解决的测量问题。
伴随研究超声波技术水平的逐渐提高，按照超声波技术做成的应用和产品也逐渐变多。国内外在超声波测距方面的研究程度差距较大，差别体现在测距时使用的原理、超声波信号处理和主处理器的选用上。测距时采用的原理有三种：相位检测法，该方法测量距离准确，但是测量范围较小；声波幅值检测法，该方法特别受反射波的影响；渡越时间法，又可分为直接计时法和相位法，直接计时法是在一段时间内就发出一串超声波信号，记下在接收到回波信号的时刻，进而得到渡越时间来测量距离。相位法是通过发射电路发射一个固定频率的正弦波，在经过超声波的接收电路得到回波通过转化后，得到与之前相同频率的电信号，这个转换后的电信号和放射时的电压可以得到一个相位差，按照相位差就能计算出距离。超声波信号处理方式可分为三种：互相关延时估算法，伪随机码扩频测距法，MS自适应时延估算法。互相关延时估算法的实用性较好，数据可靠性大，适用于工业工程等方面；伪随机码扩频测距法的精确度最高，基本不受到余波信号的影响，但是对中心微控制器的配置需求较高，成本比较高；MS自适应时延估算法，这是一个自适应滤波器的应用，在运行过程中逐步估算出所需的参数特性，然后自动调整参数，以达到某种最佳的测量状态。在主处理器方面一般都采用单片机，可以用功能强大C51单片机或者采取性能更高的DSP芯片作为微处理器。
澳大利亚HAWK公司的HPAWK系列产品在超声波测距技术方面有重大突破，不但使它们的产品应用到各种环境恶劣场所，而且运用自动调节技术，很大程度上提升了超声波测距的精确性。就国内而言，超声波测距仪一般直接采用引进国外产品，还有一些企业仿制外国的一些产品。所以国内在该方面的发展情况堪忧，产品存在工作性能差、测量数据不可靠及设备质量差等问题。
在现代技术蓬勃发展的今天，尤其是电子技术和传感技术的实际应用，使得各种车载控制系统应用到在汽车上。比如最常见的倒车雷达，它就是以单片机为主处理器的车辆测量系统。倒车雷达工作时可以持续测量距离并实时显示出车辆与障碍物间的距离，当车辆距离障碍物较近有撞车危险时蜂鸣器会及时发出声音提示驾驶者。一般的汽车倒车雷达还配备倒车实况视频显示，基本符合了驾驶者使用要求。
1.3 研究内容
了解超声波发射与接收工作的基本原理及单片机编程方法。设计一个超声波传感器，主要包括超声波发射电路和超声波接收电路；设计显示模块，把实时距离值和当前温度值显示到液晶屏上。设计报警模块，根据所测得的距离进行区分，安全距离蜂鸣器不发声，危险距离时发出的提示声。最终完成软硬件的调试工作。
2 超声波测距原理
2.1 超声波的概念
超声波是一种频率高于人耳能听到的频率的声波，频率高于20KHz，传播时方向性极好，穿透能力强。超声波技术关键就是检测超声波作为信号使用，现今各行各业都可以使用该技术。
2.1.1 超声波的三种形式
超声波在媒介中传播形式关键在于媒介会接受怎样的力作用，一般能够产生三种形式的振荡波：
横波波形：媒介中质点的振动方向与波的传播方向相垂直，横波只可以在固体介质中进行传播。
纵波波形：媒介中质点振动方向与波的传播方向相平行。纵波能在固体液体中和气体中传播。
表面波波形：沿着两种介质的界面传播具备横波和纵波双重属性的波。
2.1.
1 引言 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 国内外研究和发展现状 1
1.3 研究内容 2
2 超声波测距的原理 3
2.1 超声波的基本理论 3
2.2 超声波测距系统原理 3
3 总体设计方案 4
3.1 总体方案概述 4
3.2系统硬件设计 4
3.3系统软件设计 5
4 硬件系统详细设计 6
4.1 电源供电模块 6
4.2 主控芯片STC89C52 6
4.3 超声波传感器模块 8
4.4 蜂鸣器电路 10
4.5 温度补偿电路 11
4.6 液晶显示模块 12
5 软件系统详细设计 14
5.1 Keil软件开发工具介绍 14
5.2 系统程序结构 14
5.3 程序流程图 15
6 系统测试 21
结 论 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
1 引言
1.1 课题研究背景
在测量方面的应用发展，对于距离测量的精确需求愈来愈来高。常用的测距方法可简单概括为光学方法、无线电方法和超声波方法。前两种方法在某些地方有一定局限性，而超声波具有明显的优势，超声波基本不受光照的影响，可用于测量反射性差和一些特殊的物体，还可以在潮湿、漆黑、高海拔等一些恶劣环境中工作；最重要的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
/> 参 考 文 献 26
1 引言
1.1 课题研究背景
在测量方面的应用发展，对于距离测量的精确需求愈来愈来高。常用的测距方法可简单概括为光学方法、无线电方法和超声波方法。前两种方法在某些地方有一定局限性，而超声波具有明显的优势，超声波基本不受光照的影响，可用于测量反射性差和一些特殊的物体，还可以在潮湿、漆黑、高海拔等一些恶劣环境中工作；最重要的是超声波传感器构造简单，应用方便，信息处理比较可靠[1]。总的来说，超声波测距其实是一种十分实用的方法，尤其是近距离测距时，受外界环境的影响较小，在做成产品时有成本低，结构简单等特点。
随着科学技术的发展和多学科技术的结合和发展，一般的测距功能已经不能满足人们的需求了。车辆测距仪是每辆汽车的必备的辅助功能装置，它能以声音或视频告知驾驶者汽车距离周围障碍物的具体情况，解决了驾驶者行车时需要左右观察后视镜的不便，同时使行车更为安全。
1.2 国内外研究和发展现状
起初的测距仪一般都是基于光学原理，由于科学技术的进步，各种测距仪不断研发出来。主要的测距仪有以下几种：第一种，雷达测距仪，运用调频雷达原理，同时采用同步频脉冲技术，向被测物体发射一定频率的微波信号，再接收到回波信号，因为发射波和接收波时间的延迟，微波的频率发生变化，从而前后信号的差频是正比于发射点到被测物体的距离。第二种，激光测距仪，它通过向被测物体发射激光光速，接收激光反射波，得到时间差来确定距离。第三种，射线测距仪，它是根据射线照射不同物质会出现不同衰减的原理，这种方法适合解决传统测距仪不能解决的测量问题。
伴随研究超声波技术水平的逐渐提高，按照超声波技术做成的应用和产品也逐渐变多。国内外在超声波测距方面的研究程度差距较大，差别体现在测距时使用的原理、超声波信号处理和主处理器的选用上。测距时采用的原理有三种：相位检测法，该方法测量距离准确，但是测量范围较小；声波幅值检测法，该方法特别受反射波的影响；渡越时间法，又可分为直接计时法和相位法，直接计时法是在一段时间内就发出一串超声波信号，记下在接收到回波信号的时刻，进而得到渡越时间来测量距离。相位法是通过发射电路发射一个固定频率的正弦波，在经过超声波的接收电路得到回波通过转化后，得到与之前相同频率的电信号，这个转换后的电信号和放射时的电压可以得到一个相位差，按照相位差就能计算出距离。超声波信号处理方式可分为三种：互相关延时估算法，伪随机码扩频测距法，MS自适应时延估算法。互相关延时估算法的实用性较好，数据可靠性大，适用于工业工程等方面；伪随机码扩频测距法的精确度最高，基本不受到余波信号的影响，但是对中心微控制器的配置需求较高，成本比较高；MS自适应时延估算法，这是一个自适应滤波器的应用，在运行过程中逐步估算出所需的参数特性，然后自动调整参数，以达到某种最佳的测量状态。在主处理器方面一般都采用单片机，可以用功能强大C51单片机或者采取性能更高的DSP芯片作为微处理器。
澳大利亚HAWK公司的HPAWK系列产品在超声波测距技术方面有重大突破，不但使它们的产品应用到各种环境恶劣场所，而且运用自动调节技术，很大程度上提升了超声波测距的精确性。就国内而言，超声波测距仪一般直接采用引进国外产品，还有一些企业仿制外国的一些产品。所以国内在该方面的发展情况堪忧，产品存在工作性能差、测量数据不可靠及设备质量差等问题。
在现代技术蓬勃发展的今天，尤其是电子技术和传感技术的实际应用，使得各种车载控制系统应用到在汽车上。比如最常见的倒车雷达，它就是以单片机为主处理器的车辆测量系统。倒车雷达工作时可以持续测量距离并实时显示出车辆与障碍物间的距离，当车辆距离障碍物较近有撞车危险时蜂鸣器会及时发出声音提示驾驶者。一般的汽车倒车雷达还配备倒车实况视频显示，基本符合了驾驶者使用要求。
1.3 研究内容
了解超声波发射与接收工作的基本原理及单片机编程方法。设计一个超声波传感器，主要包括超声波发射电路和超声波接收电路；设计显示模块，把实时距离值和当前温度值显示到液晶屏上。设计报警模块，根据所测得的距离进行区分，安全距离蜂鸣器不发声，危险距离时发出的提示声。最终完成软硬件的调试工作。
2 超声波测距原理
2.1 超声波的概念
超声波是一种频率高于人耳能听到的频率的声波，频率高于20KHz，传播时方向性极好，穿透能力强。超声波技术关键就是检测超声波作为信号使用，现今各行各业都可以使用该技术。
2.1.1 超声波的三种形式
超声波在媒介中传播形式关键在于媒介会接受怎样的力作用，一般能够产生三种形式的振荡波：
横波波形：媒介中质点的振动方向与波的传播方向相垂直，横波只可以在固体介质中进行传播。
纵波波形：媒介中质点振动方向与波的传播方向相平行。纵波能在固体液体中和气体中传播。
表面波波形：沿着两种介质的界面传播具备横波和纵波双重属性的波。
2.1.
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