超声波测距系统的设计【字数：11875】
社会不断进步以及发展，用汽车出行变得普遍，其使用范围也越来越广，汽车运输业也随之蓬勃发展。汽车交通堵塞情况也因此频频发生，导致交通问题也在日益增多。为了减少人员伤亡与财富损失，本文基于超声波可以检测距离的原理，将超声波回波检测技术运用到检测距离，利用单片机，设计出了一种超声波测距防撞报警系统。该系统的核心处理器，选用52系列单片机，性价比高。接收/发射装置，选用 HY_SRF05模块，用来检测发射以及接收信号的返回。为解决温度不同所带来的影响，本设计在芯片选择时，选用了DS18B20芯片，实时地对周围的温度检测，进行声速弥补。为提醒距离过近，报警装置可采用5V的有源蜂鸣器，当距离过近时将发出警报。据精确测试，其所测量范围保持在2cm-400cm之间，精度为1cm。本系统可有效防止在视野不良情况下引发的交通事故，具有响应快，可靠性高，且成本经济廉价，市场前景广泛，有一定的研究参考价值。
目录
1 绪论 1
1.1课题研究背景及其意义 1
1.2超声波测距技术研究现状 1
1.3本系统设计的目标 2
2总体方案设计 3
2.1测距基本原理 3
2.2系统基本结构 4
3硬件电路设计 5
3.1系统主控电路 5
3.1.1 AT89S52单片机 5
3.1.2 复位电路 6
3.1.3 时钟电路 7
3.1.4 按键电路 8
3.2电源电路 8
3.3测距显示电路 9
3.3.1 LCD1602液晶显示屏 9
3.4超声波发射接收电路 10
3.4.1 HYSRF05超声波传感器 10
3.4.2超声波发射电路 11
3.4.3超声波接收电路 12
3.5温度补偿电路 13
3.5.1 DS18B20温度传感器 13
3.5.2温度采集电路 16
3.6蜂鸣器报警电路 17
3.6.1蜂鸣器 17
3.6.2报警电路 18
4软件设计 19
5程序编译、系统仿真与实物制作 21 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
5.1编译工具的说明及其原理 21
5.2仿真软件说明及仿真结果 22
5.3硬件的焊接与调试 23
6 总结与展望 25
6.1 总结 25
6.2 展望 25
致谢 27
参考文献 28
附录 29
1绪论
1.1课题研究背景及其意义
当前科技发展迅速，人民所处生活条件日益提升，城市建设显现出加快步伐之势。与此同时，在城里，市民行驶汽车出行便捷，促使其数量逐年上涨，随之带来的不良现象，体现在停车不当等其它方面，造成交通事故的危险也日益增多。为减少此类事故的发生，迫切需要设计出一种能直接反馈汽车与危险障碍物之间的距离装置。传统的距离测量具有各种无法弥补的缺点,例如，一种是基于距离测量的液位测量装置。现一般使用的电极法，其设计为电极的微分分布式，检测液位通过通电或脉冲原理。但这种测量方法由于电极处于液态坏境过久会出现出被腐蚀或者被电解的情况，从而失去原有的灵敏度。故在选用测量媒介上，采用超声壳体，优点很多，比如强度高，比如方向性好，拥有这些测距优点，以上问题迎刃而解。其表现出能及时提醒驾驶员障碍物和汽车的距离，这可以给驾驶员提供危险信息，驾驶员得到危险信息后有更多的做出判断与应急的时间，从而能够减少汽车碰撞灾害的产生[1]。除此之外，超声波测距遍布各个领域：工业控制、机器人定位以及军事应用等，可见运用之广。
超声测距电路可以利用模/数电路，但由于传统电路存在可靠性方面差、调试过程中困难、可扩展性的性能差的缺点，这促使单片机控制电路应运而生，其应用范围越来越广泛。这种设计使得控制电路布局更加合理，具有高精度检测、快速度响应和优良的可靠性等优点。
1.2超声波测距技术研究现状
目前，超声测距技术在国内外都有广泛研究，技术不断改良，关于这方面的电子技术也因此飞速发展，CCD、超声波、激光这些测距技术也随之产生[2]。由于受到成本、技术难度的制约，以上方法主要限制在军事工业。而选用的超声测距技术物美价廉，使其得到认可，随之被普遍采用于各领域。超声波传输距离长且具有方向性强、能耗低等优点，故应常用于测距仪、水准仪等距离测量器械。超声波检测装置在检测距离时反应快，经简单计算便可转换成距离，实时控制性好，精度方面高，这些好处满足各种应用要求。尤其在近年，移动机器人发展迅速，此技术也有广泛发展。
计算机技术与自动测量技术近年来发展迅速，这也促使超声波测距理论更加地趋于完善，各行各业都有超声波测距技术的应用。其采用非接触式的测量方法，与广泛应用的光学法、电磁法等其它方法比，超声波在光照、被测物颜色等因素方面相对不受影响。在受试物为有毒性、烟尘、雾、黑暗等恶劣环境时，这种测量方法不必人工测量，确定保证人身安全[3]。
受空气的阻碍作用，超声波速度缓慢，这时的空气测距，便于检测传播方向的回波信号，且分辨率高，相对于其它测量方式，其精度也显得更高。同时，其电路有着构造简单、占用空间小、信号处理可靠等优势，使得其在无人机的自动导航、测量各式各样的液位、对各种各样物体的识别等领域，都在广泛应用。
1.3本系统设计的目标
本系统，选取AT89S52作为主控核心，以40kHz超声波为媒介进行检测,设计一种用于非接触式距离测量的超声波测量系统。此设计用于准静态、静态以及慢动态这三种状态的检测，并将距离测量结果进行分析处理，转换成数字显示。
本课题将系统分模块设计，AT89S52单片机充当“大脑”控制整个电路系统，LCD1602液晶屏显示测量结果，超声波传感器（HYSRF05）作为“眼睛”发收超声波， DS18B20芯片为波速进行温度补偿，危险信息由蜂鸣器发声预警， S8550PNP（三极管）用于开关电源。在距离的非接触测量方面，本设计针对超声波的特点，采用回波检测技术，在倒车时进行距离检测，设定值为临界状态，小于此值时，蜂鸣器报警。
目录
1 绪论 1
1.1课题研究背景及其意义 1
1.2超声波测距技术研究现状 1
1.3本系统设计的目标 2
2总体方案设计 3
2.1测距基本原理 3
2.2系统基本结构 4
3硬件电路设计 5
3.1系统主控电路 5
3.1.1 AT89S52单片机 5
3.1.2 复位电路 6
3.1.3 时钟电路 7
3.1.4 按键电路 8
3.2电源电路 8
3.3测距显示电路 9
3.3.1 LCD1602液晶显示屏 9
3.4超声波发射接收电路 10
3.4.1 HYSRF05超声波传感器 10
3.4.2超声波发射电路 11
3.4.3超声波接收电路 12
3.5温度补偿电路 13
3.5.1 DS18B20温度传感器 13
3.5.2温度采集电路 16
3.6蜂鸣器报警电路 17
3.6.1蜂鸣器 17
3.6.2报警电路 18
4软件设计 19
5程序编译、系统仿真与实物制作 21 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
5.1编译工具的说明及其原理 21
5.2仿真软件说明及仿真结果 22
5.3硬件的焊接与调试 23
6 总结与展望 25
6.1 总结 25
6.2 展望 25
致谢 27
参考文献 28
附录 29
1绪论
1.1课题研究背景及其意义
当前科技发展迅速，人民所处生活条件日益提升，城市建设显现出加快步伐之势。与此同时，在城里，市民行驶汽车出行便捷，促使其数量逐年上涨，随之带来的不良现象，体现在停车不当等其它方面，造成交通事故的危险也日益增多。为减少此类事故的发生，迫切需要设计出一种能直接反馈汽车与危险障碍物之间的距离装置。传统的距离测量具有各种无法弥补的缺点,例如，一种是基于距离测量的液位测量装置。现一般使用的电极法，其设计为电极的微分分布式，检测液位通过通电或脉冲原理。但这种测量方法由于电极处于液态坏境过久会出现出被腐蚀或者被电解的情况，从而失去原有的灵敏度。故在选用测量媒介上，采用超声壳体，优点很多，比如强度高，比如方向性好，拥有这些测距优点，以上问题迎刃而解。其表现出能及时提醒驾驶员障碍物和汽车的距离，这可以给驾驶员提供危险信息，驾驶员得到危险信息后有更多的做出判断与应急的时间，从而能够减少汽车碰撞灾害的产生[1]。除此之外，超声波测距遍布各个领域：工业控制、机器人定位以及军事应用等，可见运用之广。
超声测距电路可以利用模/数电路，但由于传统电路存在可靠性方面差、调试过程中困难、可扩展性的性能差的缺点，这促使单片机控制电路应运而生，其应用范围越来越广泛。这种设计使得控制电路布局更加合理，具有高精度检测、快速度响应和优良的可靠性等优点。
1.2超声波测距技术研究现状
目前，超声测距技术在国内外都有广泛研究，技术不断改良，关于这方面的电子技术也因此飞速发展，CCD、超声波、激光这些测距技术也随之产生[2]。由于受到成本、技术难度的制约，以上方法主要限制在军事工业。而选用的超声测距技术物美价廉，使其得到认可，随之被普遍采用于各领域。超声波传输距离长且具有方向性强、能耗低等优点，故应常用于测距仪、水准仪等距离测量器械。超声波检测装置在检测距离时反应快，经简单计算便可转换成距离，实时控制性好，精度方面高，这些好处满足各种应用要求。尤其在近年，移动机器人发展迅速，此技术也有广泛发展。
计算机技术与自动测量技术近年来发展迅速，这也促使超声波测距理论更加地趋于完善，各行各业都有超声波测距技术的应用。其采用非接触式的测量方法，与广泛应用的光学法、电磁法等其它方法比，超声波在光照、被测物颜色等因素方面相对不受影响。在受试物为有毒性、烟尘、雾、黑暗等恶劣环境时，这种测量方法不必人工测量，确定保证人身安全[3]。
受空气的阻碍作用，超声波速度缓慢，这时的空气测距，便于检测传播方向的回波信号，且分辨率高，相对于其它测量方式，其精度也显得更高。同时，其电路有着构造简单、占用空间小、信号处理可靠等优势，使得其在无人机的自动导航、测量各式各样的液位、对各种各样物体的识别等领域，都在广泛应用。
1.3本系统设计的目标
本系统，选取AT89S52作为主控核心，以40kHz超声波为媒介进行检测,设计一种用于非接触式距离测量的超声波测量系统。此设计用于准静态、静态以及慢动态这三种状态的检测，并将距离测量结果进行分析处理，转换成数字显示。
本课题将系统分模块设计，AT89S52单片机充当“大脑”控制整个电路系统，LCD1602液晶屏显示测量结果，超声波传感器（HYSRF05）作为“眼睛”发收超声波， DS18B20芯片为波速进行温度补偿，危险信息由蜂鸣器发声预警， S8550PNP（三极管）用于开关电源。在距离的非接触测量方面，本设计针对超声波的特点，采用回波检测技术，在倒车时进行距离检测，设定值为临界状态，小于此值时，蜂鸣器报警。
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