stm32的超声波测距仪控制系统设计(附件)【字数：7491】
摘 要本次毕业设计以一种基于STM32微处理器的超声波测距仪控制系统作为研究对象，设计了一款能够实现对距离进行非接触式测量并且能够将检测到的距离进行高清晰度显示的超声波测距仪系统，与此同时用户还可以通过按键对距离阈值进行设置，当检测结果超过距离阈值上下限时能够引起声光报警功能。本课题设计的这种类型的超声波测距仪系统搜集了许多类似的成熟研发方案，使用具备八位数据运算能力的STM32微处理器来担任主控核心，通过该款微处理器的出色控制能力，实现对该款超声波测距仪控制系统各项功能的驱动控制。这种型号的超声波测距仪控制系统在硬件层面的设计方案上以STM32微处理器作为主控，在底层驱动电路上设计了参数显示电路、报警信号生成电路和超声波传感器电路等电路模块，通过STM32微处理器对各个电路模块的高效的驱动控制，确保了硬件系统的正常工作。在本课题的测试优化环节，通过了对这款超声波测距仪系统的大量测试，使设计成果得到不断优化和改进，最后能够使这款系统表现出了非常高的性能，工作现象完全满足设计需求。
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 1
（三） 本文主要研究内容 1
二、 方案设计及元器件选择 3
（一） 超声波测距仪的方案设计 3
（二） STM32微处理器简介 3
（三） LCD1602点阵屏幕简介 4
（四） 蜂鸣器简介 4
（五） HCSR04测距模块简介 5
三、 系统硬件设计 6
（一） 最小系统电路设计 6
（二） 距离测量电路设计 7
（三） 测距仪液晶显示电路设计 7
（四） 距离报警电路设计 8
四、 系统软件设计 9
（一） 超声波测距仪的主程序流程设计 9
（二） 距离测量子程序流程设计 9
（三） 显示屏驱动子程序设计 10
（四） 距离报警子程序设计 11
五、 实物制作与安装 13
总结 15
参考文献 16
致 谢 17
附录一 原理图 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
18
附录二 PCB图 19
附录三 元件列表 20
附录四 程序 21
引言
超声波测距仪的发展背景
超声波测距仪系统的发展历程伴随着微处理器设计技术而前进，通过对图书馆和互联网中的丰富文献资料进行查阅，可以知道一个很明显的现象，在各发展阶段，超声波测距仪研发工程师都愿意采用如今性能最高的微处理器芯片来实现对超声波测距仪系统的操控，这样做的原因主要是兼顾到性能越高的主控芯片，其片内资源集成程度越高，这样在微处理器芯片外部就不必额外的扩展相同功能的芯片或模块，只需单片芯片就可以完成对大部分功能的操控，在一定程度上提升了超声波测距仪系统的工作稳定性，本论文将要构建的是一种采用意法半导体公司研究的STM32微处理器作为主控的超声波测距仪系统，我们经常说的超声波测距仪是一种系统，当今市场上的超声波测距仪多数都能够实现高清显示参数、发送报警和快速检测距离等效果，为了开发该非常智能化电子设备，需要结合微处理器控制技术、编程技术以及电路设计技术等主要学科，技术人员不但需要对这一些技术进行精通掌握，还要能够在此基础上不断创新，结合当前科学技术现状，遵循使用者的需求，才能够设计出实用性更为高的超声波测距仪。通过对超声波测距仪控制系统历史的资料查阅，可以清晰的发现早在电子技术刚刚兴起之初，这种电子控制系统就已经出现在市面上，只是当时受到科学技术发展水平的限制，绝大多数电子仪器中选用的主控器件全是四位处理模块，对于信号的运算速度相当慢，相对于今天市面上的三十二位处理器来说，悬殊较大，由于在超声波测距仪控制系统中主控器件起到关键作用，所以四位处理模块的运行效果限定了超声波测距仪的发展，当时的超声波测距仪展现出来的整体功能较为简易，还没有智能概念，本次毕业设计为了进一步提升超声波测距仪的性价比，采用了丰富的性价比极高的集成芯片和传感器模块等，如LCD1602液晶屏、有源蜂鸣器和HCSR04测距模块等，构建了一种实用性非常高与此同时兼具高性价比的超声波测距仪控制系统。
超声波测距仪的国内外发展现状
根据利物浦大学提供的一份科学报告内容显示，在前不久，该校的一个科创研发小组投入了大量的精力对超声波测距仪系统中的一项关键技术进行了研究，ARM内核在最近几年里已被嵌入到了各大厂商研发的微处理器芯片中，它是近几年高端微处理器中的内核首选，由于前几年间低端超声波测距仪在市场上具有更大的竞争力，而近些年来随着各项研发成本的降低，中高档次产品不断打击低性能产品，使得非常多研发机构将眼光转向研发更为新型的超声波测距仪，从而使其推向市面，赢得更多的市场份额。
本文主要研究内容
经过了对这种型号的超声波测距仪控制系统预期实现功能的仔细琢磨，要想完美的实现各个性能，必需将各项功能对应的设计内容进行确立，才能够在下文中进行相应的设计，想到这种系统的性能指标较高，本次毕业设计选用了具备八位数据运算能力的STM32微处理器来担任微处理器控制器，在这款主控器件的控制下，实现每个必要电路的工作，并且进行如下内容的设计：
1、能够以较高显示效果将超声波测距仪系统中采集到的数据显示给用户，实现课题预期指标中的显示指标；
2、配置有源蜂鸣器控制电路，能够通过STM32微处理器的GPIO管脚实现驱动控制，能够实现蜂鸣器灵活的启动和停止；
3、配置超声波传感器硬件电路，使得STM32微处理器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；
方案设计及元器件选择
超声波测距仪的方案设计
经过了对该款超声波测距仪控制系统的各项预期功能指标进行分析后，本论文将通过框图中的方案来对这款系统进行设计，通过意法半导体公司研发的STM32微处理器来担任整个系统的核心框架部分，其他电路模块如参数显示电路、有源蜂鸣器电路和HCSR04传感器电路等，将在最小系统的控制驱动下实现各项功能。以STM32单片机最小系统电路当作控制核心，完成了对LCD1602液晶显示电路、报警信号生成电路和HCSR04超声波传感器电路等模块的控制，LCD1602液晶显示电路用于实现对测得的障碍物距离参数的高清晰显示的功能，有源蜂鸣器电路用于实现当距障碍物距离过近时报警的功能，HCSR04传感器电路用于实现超声波的发射和接收从而实现距离检测的功能。
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 1
（三） 本文主要研究内容 1
二、 方案设计及元器件选择 3
（一） 超声波测距仪的方案设计 3
（二） STM32微处理器简介 3
（三） LCD1602点阵屏幕简介 4
（四） 蜂鸣器简介 4
（五） HCSR04测距模块简介 5
三、 系统硬件设计 6
（一） 最小系统电路设计 6
（二） 距离测量电路设计 7
（三） 测距仪液晶显示电路设计 7
（四） 距离报警电路设计 8
四、 系统软件设计 9
（一） 超声波测距仪的主程序流程设计 9
（二） 距离测量子程序流程设计 9
（三） 显示屏驱动子程序设计 10
（四） 距离报警子程序设计 11
五、 实物制作与安装 13
总结 15
参考文献 16
致 谢 17
附录一 原理图 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
18
附录二 PCB图 19
附录三 元件列表 20
附录四 程序 21
引言
超声波测距仪的发展背景
超声波测距仪系统的发展历程伴随着微处理器设计技术而前进，通过对图书馆和互联网中的丰富文献资料进行查阅，可以知道一个很明显的现象，在各发展阶段，超声波测距仪研发工程师都愿意采用如今性能最高的微处理器芯片来实现对超声波测距仪系统的操控，这样做的原因主要是兼顾到性能越高的主控芯片，其片内资源集成程度越高，这样在微处理器芯片外部就不必额外的扩展相同功能的芯片或模块，只需单片芯片就可以完成对大部分功能的操控，在一定程度上提升了超声波测距仪系统的工作稳定性，本论文将要构建的是一种采用意法半导体公司研究的STM32微处理器作为主控的超声波测距仪系统，我们经常说的超声波测距仪是一种系统，当今市场上的超声波测距仪多数都能够实现高清显示参数、发送报警和快速检测距离等效果，为了开发该非常智能化电子设备，需要结合微处理器控制技术、编程技术以及电路设计技术等主要学科，技术人员不但需要对这一些技术进行精通掌握，还要能够在此基础上不断创新，结合当前科学技术现状，遵循使用者的需求，才能够设计出实用性更为高的超声波测距仪。通过对超声波测距仪控制系统历史的资料查阅，可以清晰的发现早在电子技术刚刚兴起之初，这种电子控制系统就已经出现在市面上，只是当时受到科学技术发展水平的限制，绝大多数电子仪器中选用的主控器件全是四位处理模块，对于信号的运算速度相当慢，相对于今天市面上的三十二位处理器来说，悬殊较大，由于在超声波测距仪控制系统中主控器件起到关键作用，所以四位处理模块的运行效果限定了超声波测距仪的发展，当时的超声波测距仪展现出来的整体功能较为简易，还没有智能概念，本次毕业设计为了进一步提升超声波测距仪的性价比，采用了丰富的性价比极高的集成芯片和传感器模块等，如LCD1602液晶屏、有源蜂鸣器和HCSR04测距模块等，构建了一种实用性非常高与此同时兼具高性价比的超声波测距仪控制系统。
超声波测距仪的国内外发展现状
根据利物浦大学提供的一份科学报告内容显示，在前不久，该校的一个科创研发小组投入了大量的精力对超声波测距仪系统中的一项关键技术进行了研究，ARM内核在最近几年里已被嵌入到了各大厂商研发的微处理器芯片中，它是近几年高端微处理器中的内核首选，由于前几年间低端超声波测距仪在市场上具有更大的竞争力，而近些年来随着各项研发成本的降低，中高档次产品不断打击低性能产品，使得非常多研发机构将眼光转向研发更为新型的超声波测距仪，从而使其推向市面，赢得更多的市场份额。
本文主要研究内容
经过了对这种型号的超声波测距仪控制系统预期实现功能的仔细琢磨，要想完美的实现各个性能，必需将各项功能对应的设计内容进行确立，才能够在下文中进行相应的设计，想到这种系统的性能指标较高，本次毕业设计选用了具备八位数据运算能力的STM32微处理器来担任微处理器控制器，在这款主控器件的控制下，实现每个必要电路的工作，并且进行如下内容的设计：
1、能够以较高显示效果将超声波测距仪系统中采集到的数据显示给用户，实现课题预期指标中的显示指标；
2、配置有源蜂鸣器控制电路，能够通过STM32微处理器的GPIO管脚实现驱动控制，能够实现蜂鸣器灵活的启动和停止；
3、配置超声波传感器硬件电路，使得STM32微处理器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；
方案设计及元器件选择
超声波测距仪的方案设计
经过了对该款超声波测距仪控制系统的各项预期功能指标进行分析后，本论文将通过框图中的方案来对这款系统进行设计，通过意法半导体公司研发的STM32微处理器来担任整个系统的核心框架部分，其他电路模块如参数显示电路、有源蜂鸣器电路和HCSR04传感器电路等，将在最小系统的控制驱动下实现各项功能。以STM32单片机最小系统电路当作控制核心，完成了对LCD1602液晶显示电路、报警信号生成电路和HCSR04超声波传感器电路等模块的控制，LCD1602液晶显示电路用于实现对测得的障碍物距离参数的高清晰显示的功能，有源蜂鸣器电路用于实现当距障碍物距离过近时报警的功能，HCSR04传感器电路用于实现超声波的发射和接收从而实现距离检测的功能。
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