超声波测距仪控制系统设计(附件)【字数：8394】
摘 要这篇论文对市面上大量的超声波测距仪相关产品展开了多方位的调查与研究，选择了STC89C51单片机来担任微处理器控制器，经过多个角度的测试，最小可以测量0.1cm，距离测量范围可以达到0~1米之间。本课题设计分成软件和硬件两个部分，软件系统以代码为主导，完成了对STC89C51单片机的控制，划分成主程序、液晶显示子程序、蜂鸣器子程序和距离计算子程序等部分，实现了对各功能子电路的控制。本课题在系统实现方案方面查阅了多种相关优秀研发方案，将一些性能较高的硬件驱动电路进行跨平台移动，通过STC89C51单片机的操控，使LCD1602液晶屏幕、有源蜂鸣器和HC-SR04测距模块等能够展现出自身功能，在软件的控制下高效稳定工作。在测试过程中这款系统能够正常工作，完美响应各项指令，经过了反复的修改和优化，最终表现出了非常高的工作性能，完全符合初期设计需求。
目录
一、 引言 1
（一） 超声波测距仪的发展背景 1
（二） 超声波测距仪的国内外发展现状 2
（三） 本文主要研究内容 2
二、 超声波测距仪的方案设计 3
三、 系统硬件设计 5
（一） 超声波测距仪主控电路设计 5
（二） 超声波测距电路设计 6
（三） 测量结果显示电路设计 8
（四） 蜂鸣器报警电路设计 9
四、 系统软件设计 11
（一） 超声波测距仪的主程序流程设计 11
（二） 距离计算子程序流程设计 11
（三） 液晶显示子程序设计 12
（四） 蜂鸣器子程序流程设计 13
五、 实物的制作与调试 14
总结 16
参考文献 17
致 谢 18
附录一 原理图 19
附录二 PCB图 20
附录三 元件列表 21
附录四 程序 22
引言
超声波测距仪的发展背景
超声波测距仪控制系统的发展脉路以电子技术作为主导，主要经历了三个重要时期，第一个时期是电子科学技术的萌芽刚刚出现时，此时经过科技革命的推动，电子管技术在国外出现，研究 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
人员此时已经掌握了通过丰富庞大的电子管等简单元件来实现部分的配置，通过庞大的电路结构，实现对超声波测距仪的操控，如果以今天的眼光来看待当时的系统特性，则主要以电路结构复杂繁冗、维护困难等当作特性，但也可以实现简单的功能输出，实现超声波测距仪的一些基本功能。第二时期则是晶体管时代，这时硅材料的开发使用，使电子技术进入了崭新的时代，超声波测距仪的系统硬件以二极管、三极管等半导体材料当作基本元素，通过繁琐的线路对接，实现模拟信号的传送、放大衰减以及信号变换等，这一时期的超声波测距仪仍旧是以硬件电路系统为主导，尚且没有出现智能概念，电路结构虽然获得了大幅度的降低，但是电路结构复杂和维护升级困难仍旧是其重要缺陷。而第三阶段的超声波测距仪实现了全面的数字化，等到发展到现在，这一阶段的超声波测距仪仍旧是在不断的改进和优化状态，工程师通过将丰富的传感模块和微型控制器等全新技术嵌入到软硬件内部后，使超声波测距仪能够通过代码程序的控制，实现从简单到复杂的不一样智能表现，设计者可以通过改善软件代码等方式实现对系统的功能更新和维护，彻底改变了以往的系统形态。微处理器驱动技术是上世纪六七十年代交叠时期出现的一门新型电子技术，其实现是在过去数字电路基础上发展而来的，起初技术人员可以通过简单的程序指令来对简易的电路进行控制，实现一些简单的控制动作，该控制主要表现为对电平信号的控制，那时参与研发这类控制器的研究人员凭借独具慧眼，感觉到接下来的技术将由微处理器技术作为主导，它肯定成为全部电子仪器的关键部分，因为它初期展现出的控制能力就已经超出了研发人员的想象，对于要控制的性能可以在代码程序的驱动控制下有条不紊的进行。本次毕业设计拟将设计的这种型号的超声波测距仪控制系统即为一种内部以STC89C51类型的微型控制器担任主控核心，通过强大的程序代码当作控制手段，结合高度集成的硬件电路系统而实现的一种智能型电子系统，经过对文献的详细调查和研究可以看出，超声波测距仪的发展历史较长，在微处理器控制技术还没有出现之前，它就已经是一种较为经典的系统了，只不过以前电子技术是以模拟电子作为主导的。本课题将要设计的这款超声波测距仪控制系统将以本课题的背景作为设计前提，通过对丰富设计案例进行分析，综合其中一些出色的设计要点和普遍存在的缺陷，将其中的设计核心点进行提取而且嵌入到本系统中，而对于普遍存在的缺陷，本课题将通过电路优化和程序代码的改进，尽量剔除这些不可避免的设计缺点，从而能够最终研发出的系统具有出色的性能指标和竞争优势。
超声波测距仪的国内外发展现状
近几年来国家投入了很多的经费开始进行关键芯片的自主研发，目前已经取得了较为明显的成果，非常多新型研发结构和片商亦参与其中，相信在接下来一段时间，内地就能够将完全自主研发的超声波测距仪推向用户而且进行大量生产。国产芯片尽管在最近几年中进行了大量的研发，因为起步较晚，投入市场的国产芯片类别很少，与此同时很多是参考国外芯片进行复制，在性能上还无法和类似功能的进口芯片相媲美，这是如今内地设计超声波测距仪所面临的关键性难题。
本文主要研究内容
本课题使用了STC89C51单片机担任主控核心，结合了LCD1602液晶显示屏、有源蜂鸣器和HCSR04测距模块等器件，实现了一款性价比参数非常高的超声波测距仪系统，课题的确立意在压缩目前市面上相关产品的设计经费，并且为了提升这款系统的整体性能，因此经过对硬件系统和程序设计代码的详细设计，最终完美实现了这种型号的超声波测距仪系统，经过了长时间的测试，研发成果展现出了出色的指标性能，为了方便下文对这种系统的软硬件系统设计，这里需要对这款超声波测距仪系统的设计内容进行确立：
1、能够实现高清晰的显示效果，通过单片机的控制控制，实现快速的显示内容更新；
2、配置蜂鸣器驱动电路，使得STC89C51单片机能够通过高低电平信号实现对蜂鸣器的启闭，从而实现报警信号的输出和停止工作；
3、配置超声波传感器硬件电路，使得STC89C51单片机能够对其进行驱动控制，实现对超声波的发射和接收进行灵活控制，从而进行距离参数的准确测量；
超声波测距仪的方案设计
本章主要就是对基于单片机的超声波测距仪的方案进行设计，如图21 距离测量方案设计，将要测的距离两边放上超声波探头跟障碍物，等到进行测量时，超声波探头向挡板（障碍物）发出超声波，超声波在传送到挡板时将会被反射回来并被探头的超声波模块接收到。因为好超声波在空气中的传播速度为340m/s，大家都知道距离等于时间乘以速度，那这样就用超声波发射的时间加上反射的时间t 然后t乘以340，还要再除以一个2，因为我们计算的时间t是超声波发射加上超声波反射的时间，然后就得到以下公式：
S=340*t/2
目录
一、 引言 1
（一） 超声波测距仪的发展背景 1
（二） 超声波测距仪的国内外发展现状 2
（三） 本文主要研究内容 2
二、 超声波测距仪的方案设计 3
三、 系统硬件设计 5
（一） 超声波测距仪主控电路设计 5
（二） 超声波测距电路设计 6
（三） 测量结果显示电路设计 8
（四） 蜂鸣器报警电路设计 9
四、 系统软件设计 11
（一） 超声波测距仪的主程序流程设计 11
（二） 距离计算子程序流程设计 11
（三） 液晶显示子程序设计 12
（四） 蜂鸣器子程序流程设计 13
五、 实物的制作与调试 14
总结 16
参考文献 17
致 谢 18
附录一 原理图 19
附录二 PCB图 20
附录三 元件列表 21
附录四 程序 22
引言
超声波测距仪的发展背景
超声波测距仪控制系统的发展脉路以电子技术作为主导，主要经历了三个重要时期，第一个时期是电子科学技术的萌芽刚刚出现时，此时经过科技革命的推动，电子管技术在国外出现，研究 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
人员此时已经掌握了通过丰富庞大的电子管等简单元件来实现部分的配置，通过庞大的电路结构，实现对超声波测距仪的操控，如果以今天的眼光来看待当时的系统特性，则主要以电路结构复杂繁冗、维护困难等当作特性，但也可以实现简单的功能输出，实现超声波测距仪的一些基本功能。第二时期则是晶体管时代，这时硅材料的开发使用，使电子技术进入了崭新的时代，超声波测距仪的系统硬件以二极管、三极管等半导体材料当作基本元素，通过繁琐的线路对接，实现模拟信号的传送、放大衰减以及信号变换等，这一时期的超声波测距仪仍旧是以硬件电路系统为主导，尚且没有出现智能概念，电路结构虽然获得了大幅度的降低，但是电路结构复杂和维护升级困难仍旧是其重要缺陷。而第三阶段的超声波测距仪实现了全面的数字化，等到发展到现在，这一阶段的超声波测距仪仍旧是在不断的改进和优化状态，工程师通过将丰富的传感模块和微型控制器等全新技术嵌入到软硬件内部后，使超声波测距仪能够通过代码程序的控制，实现从简单到复杂的不一样智能表现，设计者可以通过改善软件代码等方式实现对系统的功能更新和维护，彻底改变了以往的系统形态。微处理器驱动技术是上世纪六七十年代交叠时期出现的一门新型电子技术，其实现是在过去数字电路基础上发展而来的，起初技术人员可以通过简单的程序指令来对简易的电路进行控制，实现一些简单的控制动作，该控制主要表现为对电平信号的控制，那时参与研发这类控制器的研究人员凭借独具慧眼，感觉到接下来的技术将由微处理器技术作为主导，它肯定成为全部电子仪器的关键部分，因为它初期展现出的控制能力就已经超出了研发人员的想象，对于要控制的性能可以在代码程序的驱动控制下有条不紊的进行。本次毕业设计拟将设计的这种型号的超声波测距仪控制系统即为一种内部以STC89C51类型的微型控制器担任主控核心，通过强大的程序代码当作控制手段，结合高度集成的硬件电路系统而实现的一种智能型电子系统，经过对文献的详细调查和研究可以看出，超声波测距仪的发展历史较长，在微处理器控制技术还没有出现之前，它就已经是一种较为经典的系统了，只不过以前电子技术是以模拟电子作为主导的。本课题将要设计的这款超声波测距仪控制系统将以本课题的背景作为设计前提，通过对丰富设计案例进行分析，综合其中一些出色的设计要点和普遍存在的缺陷，将其中的设计核心点进行提取而且嵌入到本系统中，而对于普遍存在的缺陷，本课题将通过电路优化和程序代码的改进，尽量剔除这些不可避免的设计缺点，从而能够最终研发出的系统具有出色的性能指标和竞争优势。
超声波测距仪的国内外发展现状
近几年来国家投入了很多的经费开始进行关键芯片的自主研发，目前已经取得了较为明显的成果，非常多新型研发结构和片商亦参与其中，相信在接下来一段时间，内地就能够将完全自主研发的超声波测距仪推向用户而且进行大量生产。国产芯片尽管在最近几年中进行了大量的研发，因为起步较晚，投入市场的国产芯片类别很少，与此同时很多是参考国外芯片进行复制，在性能上还无法和类似功能的进口芯片相媲美，这是如今内地设计超声波测距仪所面临的关键性难题。
本文主要研究内容
本课题使用了STC89C51单片机担任主控核心，结合了LCD1602液晶显示屏、有源蜂鸣器和HCSR04测距模块等器件，实现了一款性价比参数非常高的超声波测距仪系统，课题的确立意在压缩目前市面上相关产品的设计经费，并且为了提升这款系统的整体性能，因此经过对硬件系统和程序设计代码的详细设计，最终完美实现了这种型号的超声波测距仪系统，经过了长时间的测试，研发成果展现出了出色的指标性能，为了方便下文对这种系统的软硬件系统设计，这里需要对这款超声波测距仪系统的设计内容进行确立：
1、能够实现高清晰的显示效果，通过单片机的控制控制，实现快速的显示内容更新；
2、配置蜂鸣器驱动电路，使得STC89C51单片机能够通过高低电平信号实现对蜂鸣器的启闭，从而实现报警信号的输出和停止工作；
3、配置超声波传感器硬件电路，使得STC89C51单片机能够对其进行驱动控制，实现对超声波的发射和接收进行灵活控制，从而进行距离参数的准确测量；
超声波测距仪的方案设计
本章主要就是对基于单片机的超声波测距仪的方案进行设计，如图21 距离测量方案设计，将要测的距离两边放上超声波探头跟障碍物，等到进行测量时，超声波探头向挡板（障碍物）发出超声波，超声波在传送到挡板时将会被反射回来并被探头的超声波模块接收到。因为好超声波在空气中的传播速度为340m/s，大家都知道距离等于时间乘以速度，那这样就用超声波发射的时间加上反射的时间t 然后t乘以340，还要再除以一个2，因为我们计算的时间t是超声波发射加上超声波反射的时间，然后就得到以下公式：
S=340*t/2
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