基于单片机的超声波测距智能控制系统设计

摘要超声波是指频率在20kHz以上的声波，它属于机械波的范畴。

超声波也遵循一般机械波在弹性介质中的传播规律，如在介质的分界面处发生反射和折射现象，在进入介质后被介质吸收而发生衰减等。

正是因为具有这些性质，使得超声波可以用于距离的测量中。

随着科技水平的不断提高，超声波测距技术被广泛应用于人们日常工作和生活之中。

系统的设计主要包括两部分，即硬件电路和软件程序。

硬件电路主要包括单片机电路、发射电路、接收电路、显示电路和温度补偿电路，另外还有复位电路和通讯电路等。

硬件电路以AT89S52单片机为核心，并具有低成本、微型化、带LCD液晶显示等特点。

整个电路采用模块化设计，由信号发射和接收、温度测量、显示、语音播报等模块组成。

发射探头的信号发射出去，单片机的计时器开始计时，然后当单片机接收回波时,计数器停止工作并得到时间。

温度测量后送到单片机,通过程序对速度进行校正, 结合两者实现超声波测距的功能。

软件程序主要由主程序、预置子程序、发射子程序、接收子程序、显示子程序等模块组成。

它控制单片机进行数据发送与接收，在一定温度下对超声波速度的校正，实现数据显示在LCD上。

关键词：AT89S52；超声波传感器；测距仪；温度补偿；LCDAbstractSound frequencies above 20kHz is called Ultrasound, it belongs to the scope of mechanical wave.Ultrasound can also follow the general mechanical wave propagation in an elastic medium, as in the medium occurs at the interface reflection and refraction, absorption of the medium into the medium occurred after attenuation. Ultrasound can be used for distance measurement with these properties. With the continuous improvement of technological level, ultrasonic distance measurement techniques are widely used in daily work and life.System design includes two parts, namely, hardware and software programs. Hardware circuit includes a microcontroller circuit, transmitter circuit, receiver circuit, display circuit and temperature compensation circuit, in addition to reset circuit and communication circuit. AT89S52 microcontroller is the core of hardware which is low cost,miniaturization,with LCD liquid crystal display and so on. The modular design of the livelong circuit contains the signal transmission and reception, temperature measurement, display, voice broadcast and other modules.The microcontroller timer starts time when the probe launch ultrasound, after the original ultrasound was reflected, ultrasound will be incepted by the probe,then microcontroller stop working and get time. After sending the temperature'measurement to the microcontroller, process of correction will revise the speed.It can achieve the function of ultrasonic ranging by combining the anterior time and speed. Main software program include preset subroutine, subroutines launch, receive routine, display routines and other modules. It controls the microcontroller to send and receive data, velocity correction on the ultrasonic at a certain temperature, data displaying on the LCD.Key Words：AT89S52；Ultrasonic wave；Ensor,Range Finder；Tempearture compensation；LCD目录摘要 ................................................ 错误!未定义书签。

Abstract ................................................ 错误!未定义书签。

第1章概述 ............................................. 错误!未定义书签。

1.1选题背景及意义................................ 错误!未定义书签。

1.2现阶段本课题相关研究现状...................... 错误!未定义书签。

1.3本设计完成的工作.............................. 错误!未定义书签。

1.4本文结构安排.................................. 错误!未定义书签。

第2章总体方案设计 ..................................... 错误!未定义书签。

2.1主控制器模块选择.............................. 错误!未定义书签。

2.2电源模块选择.................................. 错误!未定义书签。

2.3显示模块选择.................................. 错误!未定义书签。

2.4温度补偿模块选择.............................. 错误!未定义书签。

2.5报警模块选择.................................. 错误!未定义书签。

2.6本章小结...................................... 错误!未定义书签。

第3章系统硬件设计 ..................................... 错误!未定义书签。

3.1主控制模块设计................................ 错误!未定义书签。

3.2单片机的时钟电路及复位电路设计................ 错误!未定义书签。

3.3超声波测距模块设计............................ 错误!未定义书签。

3.4声音报警电路的设计............................ 错误!未定义书签。

3.5显示模块设计.................................. 错误!未定义书签。

3.6温度补偿电路设计.............................. 错误!未定义书签。

第4章系统软件设计 ..................................... 错误!未定义书签。

4.1DS18B20初始化程序流程图....................... 错误!未定义书签。

4.2超声波温度与速度的关系........................ 错误!未定义书签。

第5章系统的安装与调试 ................................. 错误!未定义书签。

结论 .................................................... 错误!未定义书签。

参考文献 (11)附录 (11)致谢 (12)第1章概述1.1 选题背景及意义在一般的建筑工地中，施工工人需要每天测量数以千计数以万计的建筑尺寸，而由于自己的疏忽大意即使一个数据测量过程出现问题导致测量数据失准，那导致的后果也是不能想象的。

建筑工地精确测距智能报警系统就是一种利用超声波特性、电子技术、光电开关相结合来实现非接触式距离测量的系统。

目前它已经广泛地应用在了工业、通信、医疗等许多行业中。

其在建筑工地应用的背景也很广阔，就是在一些在建设施内如建筑工地毛坯房、装潢施工区域等，将其对准要测量的墙体立刻就能在液晶屏上读出读数，这个读数就是要测量的墙体到本设计的水平距离。

但由于超声波传播声时难于精确捕捉，温度对声速的影响等原因，使得超声波测距的精度受到了很大的影响，限制了建筑工地精确测距智能报警系统在测量精度要求更高的场合下的应用。

距离是在不同的场合和控制中需要检测的一个参数，测距成为数据采集中要解决的一个问题。

而由于超声波能以各式各样的传播模式(纵波、横波、表面波、薄板波)在气体、液体、固体或它们的混合物等各种媒质中传播，也可在光不能通过的金属、生物体中传播，是探测物质内部的有效手段。

而且由于超声波与电磁波相比速度慢，对于相同的频率波长短，容易提高测量的分辨率。

由于传播时受介质声速、声阻抗和衰减常数的影响大，所以，反过来可由超声波传播的情况测量物质的状态。

建筑工地精确测距智能报警系统的基本原理是利用某种待测的非声量(如密度、浓度、强度、弹性、硬度、粘度、温度、流量、液位、厚度、缺陷等)之间存在着的直接或间接的关系，在确定了这些关系之后就可通过测定这些超声物理量来测出待测的非声量。