【精详】基于单片机的超声波测距仪的设计与实现可行性研究报告

基于单片机超声波测距系统的设计和实现超声波测距系统是利用超声波传播速度较快的特性，通过发射超声波并接收其回波来测量距离的一种常见的测距方式。

在本文中，我们将介绍基于单片机的超声波测距系统的设计和实现。

一、系统设计原理超声波测距系统主要由超声波发射器、超声波接收器、单片机和显示器组成。

其工作原理如下：1.发送超声波信号：超声波发射器通过单片机控制，向外发射超声波信号。

超声波的发射频率通常在40kHz左右，适合在空气中传播。

2.接收回波信号：超声波接收器接收到回波信号后，将信号经过放大和滤波处理后送入单片机。

3.距离计算：单片机通过测量超声波发射和接收的时间差来计算距离。

以声速343m/s为例，超声波的往返时间与距离之间的关系为：距离=时间差×声速/2、通过单片机上的计时器和计数器来测量时间差。

4.数据显示：单片机将计算得到的距离数据通过显示器显示出来，实时展示被测物体与超声波传感器之间的距离。

二、系统设计步骤1.系统硬件设计：选择合适的超声波模块，其具有超声波发射器和接收器功能，并可通过接口与单片机连接。

设计好电源电路以及超声波传感器与单片机之间的连接方式。

2.系统软件设计：根据单片机的型号和编程语言，编写相应的程序。

包括超声波信号的发射和接收控制，计时和计数功能的编程，距离计算和数据显示的实现。

3.硬件连接和调试：将硬件连接好后，对系统进行调试。

包括超声波模块与单片机的连接是否正确，超声波信号的发射和接收是否正常，计时和计数功能是否准确等。

5.优化和改进：根据实际测试结果，对系统进行优化和改进。

如增加滤波和放大电路以提高信号质量，调整超声波模块的发射频率，改进显示方式等。

三、系统实现效果完成以上设计和实施后，我们可以得到一个基于单片机的超声波测距系统。

该系统使用简单，测距精度高，响应速度快，适用于各种距离测量的应用场景。

同时，该系统还可根据具体需求进行各种改进和扩展，如与其他传感器结合使用，增加报警功能等。

基于单片机的超声波测距仪的设计超声波测距仪是一种常见的测量距离的仪器，它使用超声波的反射原理来测量被测物体与测距仪之间的距离。

基于单片机的超声波测距仪可以实现更精确、更灵活的测距功能。

本文将详细介绍基于单片机的超声波测距仪的设计。

首先，我们需要选择合适的硬件平台。

单片机作为核心芯片，可以选择AT89C51或者STM32等。

超声波传感器可以选择HC-SR04或者JSN-SR04T等。

此外，我们还需要一块LCD显示屏用于显示测距结果，以及一些电路连接线等。

接下来，我们需要设计电路部分。

首先，将超声波传感器的VCC引脚连接到单片机的5V引脚，将GND引脚连接到单片机的GND引脚。

然后，将超声波传感器的Trig引脚连接到单片机的一些IO口，将Echo引脚连接到单片机的另一个IO口。

最后，将LCD的引脚连接到单片机的相应IO 口，至此电路部分完成。

接下来，我们需要编写相应的软件程序。

首先，我们需要初始化单片机的IO口，将Trig引脚设置为输出模式，Echo引脚设置为输入模式。

然后，我们需要设置中断，以便能够检测到Echo引脚电平的变化。

当超声波传感器发出一次超声波后，Echo引脚将会有一次脉冲输出，该脉冲的宽度与被测物体与测距仪之间的距离成正比。

我们可以通过测量脉冲的宽度来计算出距离。

在进行测距之前，我们需要先发出一段超声波。

通过设置Trig引脚为高电平，持续10us，然后将其设为低电平，即可发出一段超声波。

接下来，我们需要在中断服务函数中记录下Echo引脚电平变化的时间，即可以得到Echo引脚电平变化的时间间隔。

根据声速的传播速度，我们可以将时间间隔转换为距离。

最后，我们将测量到的距离结果显示在LCD屏幕上。

通过调用LCD驱动程序中的相应函数，我们可以将距离结果以字符串的形式显示在LCD屏幕上。

综上所述，基于单片机的超声波测距仪的设计包括硬件电路的设计和软件程序的编写。

硬件电路主要包括超声波传感器、单片机、LCD显示屏等的连接，软件程序则主要包括初始化IO口、设置中断、发出超声波、测量脉冲宽度、计算距离和显示结果等的功能。

基于stm32单片机的超声波测距仪设计报告1. 引言超声波测距仪（Ultrasonic Distance Sensor）是一种常用的测距设备，通过发送超声波脉冲并接收其反射信号来测量目标与测距仪之间的距离。

本报告将详细介绍基于stm32单片机的超声波测距仪的设计过程。

2. 设计原理超声波测距仪的基本原理是利用超声波在空气中的传播速度和反射特性来计算目标物体与测距仪之间的距离。

其中，stm32单片机作为测距仪的控制核心，通过发射超声波脉冲并测量接收到的回波时间来计算距离。

2.1 超声波传播速度超声波在空气中的传播速度约为340m/s，可以通过测量超声波往返的时间来计算出距离。

2.2 超声波反射信号当超声波遇到障碍物时，会产生反射信号，测距仪接收到这些反射信号并测量其时间差，再通过计算即可得到距离。

3. 硬件设计本设计使用stm32单片机作为核心控制器，并搭配超声波发射器和接收器模块。

3.1 超声波发射器超声波发射器负责产生超声波脉冲，并将脉冲信号发送到待测物体。

3.2 超声波接收器超声波接收器负责接收从物体反射回来的超声波信号，并将其转换为电信号。

3.3 stm32单片机stm32单片机作为测距仪的核心控制器，负责发射超声波脉冲、接收反射信号并计算距离。

4. 软件设计本设计涉及的软件设计包括超声波信号发射、接收信号处理和距离计算等。

4.1 超声波信号发射使用stm32单片机的GPIO口控制超声波发射模块，产生一定频率和周期的脉冲信号。

4.2 接收信号处理通过stm32单片机的ADC模块，将超声波接收器接收到的模拟信号转换为数字信号，并对信号进行处理和滤波。

4.3 距离计算根据接收到的超声波反射信号的时间差，结合超声波的传播速度，使用合适的算法计算出距离。

5. 实验结果与分析经过实际测试，基于stm32单片机的超声波测距仪达到了预期的效果。

能够精确测量目标与测距仪之间的距离，并显示在相关的显示设备上。

毕业设计（论文）题目基于单片机的超声波测距系统的设计与实现系（院）专业班级学生姓名学号指导教师职称二〇一五年六月日独创声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。

尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。

本声明的法律后果由本人承担。

作者签名:二〇年月日毕业设计（论文）使用授权声明本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。

本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。

（保密论文在解密后遵守此规定）作者签名:二〇年月日基于单片机的超声波测距系统的设计与实现摘要超声波是一种机械波，其振动频率超过20KHz。

人耳无法捕捉到它，超出了人的听力极限。

具有聚束、定向及反射、透射等机械特性。

这些机械特性正是超声波被利用作为测量距离的重要方法的原因之一。

而超声波具有简单快捷，精确度高和耐用都特点是另一大原因。

本次设计对单片机、超声波和超声波测距原理进行了详细介绍。

更是用STC89C51单片机、HC-SR04超声波模块、DS18B20温度传感器和LCD液晶显示屏通过软件编程的方式设计出了一个简单易操作、经济实用和精度高简易超声波测距仪。

通过误差分析进行了温度补偿，并且做到了可调节测量量程，实现报警等功能。

关键词：单片机；液晶显示；报警；测距Design and implementation of ultrasonic distance measurement system based on MCUAbstractUltrasonic refers to the vibration frequency is greater than 20kHz is equal to the sum of the acoustic wave, the vibration frequency is beyond the range of the human ear hearing, so known as ultrasound. Ultrasonic is mechanical wave. Have the mechanical properties of the polymer, such as the spotlight, orientation, reflection and transmission. These mechanical properties is one of the reasons to be used as an important method of ultrasonic distance measurement. Ultrasound is simple and efficient, high precision and durable character is ticsis nother big reason.This design gives a detailed introduction to the microcontroller,ultrasonic and ultrasonic ranging principle. It is with MCU STC89C51, hc-sr04 ultrasonic module, DS18B20 temperature sensor and LCD display through software programming to design out a simple and easy operation, economy and practicality and accuracy high simple ultrasonic range finder. Through the error analysis of temperature compensation, and to achieve the adjustable measurement range, realize the alarm function.Key words：SCM; LCD; alarm; ranging目录第一章绪论 (1)1.1 研究的背景和意义 (1)1.2 国内外研究现状 (1)1.3 课题研究内容和意义 (2)第二章超声波测距的原理 (5)2.1 超声波介绍 (5)2.2 超声波传感器的介绍 (5)2.2.1 传感器的选择 (6)2.2.2 超声波测距的原理 (7)2.2.3 温度补偿 (8)2.2.4 测量盲区 (9)2.3 本章小结 (9)第三章系统硬件设计 (10)3.1 系统硬件设计 (10)3.2 单片机概述 (11)3.2.1 STC89C51主要性能特点 (11)3.2.2 STC89C51结构组成 (12)3.2.3 STC89C51内部组成 (14)3.3 超声波发射电路设计 (15)3.3.1 发射电路设计方案 (15)3.3.2 超声波发射器的注意事项 (16)3.4 超声波接收电路设计 (17)3.5 LCD显示部分 (18)3.6 报警部分 (20)3.7 DS18B20部分 (21)3.8 本章小结 (21)第四章系统软件设计 (22)4.1 系统软件设计 (22)4.2 外部中断子程序 (24)4.3 定时器中断子程序 (25)4.4 重要功能实现 (26)4.4.1 实现温度读取功能 (26)4.4.2 实现温度转换声速 (27)4.4.3 实现距离计算 (27)4.5 实验测量数据 (28)4.6 本章小结 (28)结论 (29)参考文献 (30)谢辞 (31)附录一（实物图） (32)附录二（Proteus仿真图） (33)第一章绪论1.1 研究的背景和意义随着科技的发展，超声波已经可以对实物做出精确测量。

基于单片机控制的超声波测距系统设计超声波技术是一种非常常用的测距技术，利用超声波在空气中的传播速度和回声原理来实现物体距离的测量。

超声波测距系统是基于这一原理设计的一种系统，可以广泛应用于物体距离的检测和控制领域。

本文将介绍基于单片机控制的超声波测距系统的设计原理、硬件和软件结构，以及系统的性能评估和实际应用。

首先，设计一个基于单片机控制的超声波测距系统需要考虑到硬件的搭建。

该系统主要由超声波发射模块、超声波接收模块、控制单元和显示单元组成。

超声波发射模块用于发送超声波脉冲，超声波接收模块用于接收回波信号。

控制单元则是通过单片机实现对超声波发射和接收模块的控制，同时处理回波信号并计算物体距离。

最后，显示单元用于将测量到的距离值以数字或者图形的形式显示出来。

在硬件搭建的基础上，还需要设计适合的软件算法来实现距离的测量和显示。

首先需要编程单片机实现对超声波发射和接收模块的控制，包括超声波信号的发送和接收，以及回波信号的处理和距离的计算。

在距离的计算方面，需要考虑到超声波在空气中的传播速度，同时考虑到超声波发射和接收模块之间的时间差，从而计算出物体到超声波发射模块的距离。

除了硬件和软件的设计，还需要对系统的性能进行评估。

主要包括系统的精度、测量范围、响应时间和稳定性等方面的评估。

可以通过实验测量不同距离下系统的测量误差，以及系统在不同环境条件下的表现，从而评估系统的性能是否符合实际应用的需求。

在实际应用方面，基于单片机控制的超声波测距系统可以应用于智能家居控制、无人驾驶汽车、智能仓储管理等方面。

例如，可以将该系统应用于智能家居中，通过测量门口到来访者的距离来实现自动开关门的控制；或者可以将该系统应用于无人驾驶汽车中，实现对周围物体距离的检测和避障控制。

梳理一下本文的重点，我们可以发现，在实际应用中具有很大的潜力和广泛的应用前景。

通过合理的硬件和软件设计，以及系统性能评估和实际应用探索，可以更好地发挥该系统在物体距离测量和控制领域的作用。

编号：桂林理工大学博文管理学院实习实训课程指导教程——《单片机应用实践》——《电子设计与应用实践》基于单片机的超声波测距仪设计与实现2015年9月摘要由于超声波的指向性强，能量消耗缓慢，在介质中转播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物体位置测量仪等都可以通过超声波来实现。

该系统介绍了一种基于MSP430单片机的超声波脉冲测距预警倒车雷达系统。

该系统以空气中超声波的传播速度为确定条件，利用反射超声波测量待测距离。

并且描述了系统研制的理论基础，超声波传感器等部分的电路设计以及使用了性能优良的单片机对系统起到了积极的作用。

关键词：单片机；测距；超声波目录1 项目要求 (4)2项目分析和系统设计 (4)3 硬件设计 (4)3.1单片机选型模块 (5)3.2 SDM-IO集成模块 (5)3.3 1602液晶显示模块 (6)3.4系统电源 (6)4 软件设计 (6)4.1主程序 (6)5 系统调试 (7)5.1硬件调试 (7)5.2程序调试 (8)5.3联合调试 (10)6项目演练 (10)7项目总结 (10)附录1电路设计原理图（参考） (11)附录2 PCB设计原理图（参考） .............................................................. 错误！未定义书签。

附录3 关键程序（参考） (12)基于单片机的超声波测距仪设计与实现1 项目要求本系统利用MSP430单片机为核心器件，外加超声波接收、发射电路和报警电路，用动态扫描法实现LCD1602数字显示，完成超声波测距及报警功能。

该系统主要实现的功能如下：1. 测量与被测物体之间的距离，采集室内温湿度（用于声速的温湿度补偿）；2. 采用液晶动态显示与被测物体之间的距离及温湿度等；3. 设置距离阈值，当超过此值时蜂鸣器会发出报警信号，且距离越近发出的声音的频率越高，当与障碍物之间的距离超过最小距离时，红色LED会发亮，实现报警；2项目分析和系统设计由单片机向Trig管脚输入一个10uS以上的高电平,可触发模块测距。

基于单片机的超声波测距仪设计超声波测距仪是一种利用超声波测量距离的装置，具有测量速度快、精度高、非接触等特点，在机器人导航、自动控制、无损检测等领域得到了广泛的应用。

随着单片机技术的不断发展，基于单片机的超声波测距仪设计成为了可能，具有体积小、成本低、易于集成等优点。

本文将介绍一种基于单片机的超声波测距仪的设计与实现方法。

超声波测距仪的工作原理是利用超声波的传输特性来实现距离的测量。

超声波发射器发出超声波，超声波在空气中传播，遇到障碍物或被测物体后反射回来，被超声波接收器接收。

根据超声波的传播速度和传播时间，可以计算出超声波发射器与被测物体之间的距离。

一般来说，超声波的传播速度为340m/s，因此，距离计算公式为：距离 =传播速度×时间 / 2。

本设计选用STM32F103C8T6单片机作为主控制器，该单片机具有高性能、低功耗、丰富的外设接口等特点，满足系统的要求。

超声波测距仪的硬件部分包括超声波发射器、超声波接收器、单片机控制器和显示模块。

具体设计方案如下：（1）超声波发射器：采用HC-SR04模块，该模块集成了超声波发射器和接收器，输出脉冲宽度为5ms，驱动电压为5V。

（2）超声波接收器：同样采用HC-SR04模块，接收反射回来的超声波信号，并将其转换为电信号输出。

（3）单片机控制器：选用STM32F103C8T6单片机，接收超声波接收器输出的电信号，通过计算得到距离值，并将其输出到显示模块。

（4）显示模块：采用液晶显示屏，用于显示测量得到的距离值。

（1）初始化模块：对单片机、HC-SR04模块和液晶显示屏进行初始化。

（2）超声波发射模块：通过单片机控制HC-SR04模块发射超声波，并开始计时。

（3）超声波接收模块：接收反射回来的超声波信号，并输出到单片机。

（4）距离计算模块：根据超声波的传播速度和传播时间，计算出超声波发射器与被测物体之间的距离，并将其存储在单片机的存储器中。

（5）显示模块：将计算得到的距离值输出到液晶显示屏上。

基于单片机的超声波测距系统的设计引言超声波测距技术是一种常用的非接触式测距方法，广泛应用于工业自动化、无人驾驶、智能家居等领域。

本文将介绍基于单片机的超声波测距系统的设计原理和实现方法，以及其在实际应用中的优势和局限性。

一、设计原理基于单片机的超声波测距系统主要由超声波发射器、接收器、单片机和显示装置组成。

其工作原理如下：1.1 超声波发射器发射超声波信号，信号经过空气传播后，被目标物体反射返回。

1.2 超声波接收器接收到反射的超声波信号，并将信号转化为电信号。

1.3 单片机通过IO口控制超声波发射器的工作频率和接收器的工作模式，实现信号的发射和接收。

1.4 单片机通过计算超声波信号的往返时间，即可得到目标物体与传感器之间的距离。

1.5 显示装置将测得的距离信息显示出来，供用户参考和使用。

二、系统设计与实现2.1 硬件设计超声波发射器和接收器的选型是系统设计的关键。

通常情况下，超声波发射器和接收器的工作频率应匹配，常用的频率有40kHz和50kHz。

此外，还需选择合适的单片机和显示装置。

2.2 软件设计软件设计主要包括超声波信号的发射和接收控制以及距离计算等功能。

通过编程，可以实现以下功能：2.2.1 控制超声波发射器的工作频率和接收器的工作模式。

2.2.2 通过IO口读取接收器接收到的信号，并将其转化为数字信号。

2.2.3 使用定时器测量超声波信号的往返时间。

2.2.4 根据往返时间计算目标物体与传感器之间的距离。

2.2.5 将测得的距离信息显示在显示装置上。

三、系统优势基于单片机的超声波测距系统具有以下优势：3.1 非接触式测距：超声波测距系统可以实现对目标物体的非接触式测距，无需直接接触目标物体，避免了传感器与目标物体之间的摩擦和磨损。

3.2 高精度：超声波测距系统通过测量超声波信号的往返时间，可以实现较高的测距精度，通常可达到毫米级别。

3.3 快速响应：超声波测距系统的测量速度快，响应时间短，适用于需要快速测量的应用场景。

基于单片机的超声波测距仪的设计与实现中文摘要本设计基于单片机AT89C52，利用超声波传感器HC-SR04、LCD显示屏及蜂鸣器等元件共同实现了带温度补偿功能可报警的超声波测距仪。

我们以AT89C52作为主控芯片，通过计算超声波往返时间从而测量与前方障碍物的距离，并在LCD显示。

单片机控制超声波的发射。

然后单片机进行处理运算，把测量距离与设定的报警距离值进行比较判断，当测量距离小于设定值时，AT89C52发出指令控制蜂鸣器报警，并且AT89C52控制各部件刷新各测量值。

在不同温度下，超声波的传播速度是有差别的，所以我们通过DS18B20测温单元进行温度补偿，减小因温度变化引起的测量误差，提高测量精度。

超声波测距仪可以实现4m以内的精确测距，经验证误差小于3mm。

关键词：超声波；测距仪；AT89C52；DS18B20；报警Design and Realization of ultrasonic range finder basedABSTRACTThe design objective is to design and implement microcontroller based ultrasonic range finder. The main use of AT89C52, HC-SR04 ultrasonic sensor alarm system complete ranging production. WeAT89C52 as the main chip, by calculating the round-trip time ultrasound to measure the distance to obstacles in front of, and displayed in the LCD. SCM ultrasonic transmitter. Then the microcontroller for processing operation to measure the distance and set alarm values are compared to judge distance, when measured distance is less than the set value,AT89C52 issue commands to control the buzzer alarm, and control each member refresh AT89C52 measured values. Because at different temperatures, ultrasonic wave propagation velocity is a difference, so we DS18B20 temperature measurement by the temperature compensation unit, reducing errors due to temperature changes, and improve measurement accuracy. Good design can achieve precise range ultrasonic distance within 4m, proven error is less than 3mm.Keywords:Ultrasonic；Location；AT89C52;DS18B20;Alarm目录第一章前言..............................................................................................................................................1.1 课题背景及意义.......................................................................................................................1.1.1超声波特性.......................................................................................................................1.1.2超声波测距.......................................................................................................................1.2 超声波模块基本介绍.................................................................................................................1.2.1 超声波的电器特性........................................................................................................1.2.2 超声波的工作原理........................................................................................................1．3主要研究内容和关键问题.......................................................................................................第二章方案总体设计..............................................................................................................................2.1 超声波测距仪功能.....................................................................................................................2.2设计要求......................................................................................................................................2.3系统基本方案..............................................................................................................................2.3.1方案比较...........................................................................................................................2.3.2方案汇总...........................................................................................................................第三章系统硬件设计..............................................................................................................................3.1 单片机最小系统.........................................................................................................................3.2 超声波测距模块........................................................................................................................3.3 显示模块.................................................................3.4温度补偿电路 .............................................................3.5 蜂鸣报警电路............................................................................................................................第四章系统软件设计..............................................................................................................................4.1 AT89C52程序流程图 .................................................................................................................4.2 计算距离程序流程图.................................................................................................................4.3 报警电路程序流程图.................................................................................................................4.4 超声波回波接收程序流程图.....................................................................................................第五章系统的调试与测试....................................................................................................................5.1 安装.............................................................................................................................................5.2 系统的调试.................................................................................................................................第六章总结..............................................................................................................................................参考文献....................................................................................................................................................致谢........................................................................................................................... 错误！未定义书附录............................................................................................................................................................附录1 整机电路原理图...................................................................................................................附录2 超声波温度和速度的关系...................................................................................................附录3 部分源程序...........................................................................................................................第一章前言1.1 课题背景及意义1.1.1超声波特性众所周知，振动产生声波。

基于单片机超声波测距仪的设计一、引言随着科技的进步和应用的广泛，超声波测距技术在各个领域中得到了广泛的应用。

超声波测距技术通过发送超声波并接收其反射信号，利用声波在空气中传播速度恒定的特性，可以精确地测量目标与传感器之间的距离。

基于单片机的超声波测距仪是一种常见的应用，本文将介绍该测距仪的设计原理、硬件和软件实现。

二、设计原理基于单片机的超声波测距仪的设计原理主要包括超声波发射与接收、信号处理和距离计算三个部分。

1. 超声波发射与接收该测距仪通过发送一定频率的超声波脉冲，并接收其反射信号来实现测距功能。

超声波发射器将电信号转换为超声波信号，并经过超声波传感器发射。

当超声波信号遇到目标物体后，一部分信号会被目标物体反射，经超声波传感器接收并转换为电信号。

2. 信号处理接收到的电信号经过放大、滤波和波形整形等处理，使信号能够被单片机准确识别和处理。

放大电路将微弱的接收信号放大到单片机能够处理的范围，滤波电路则去除掉噪声干扰，波形整形电路将信号整形为单片机可读取的数字信号。

3. 距离计算通过测量超声波的发射和接收时间，可以计算出目标物体与传感器之间的距离。

超声波在空气中传播速度恒定，通过测量超声波的往返时间，可以得到距离的数值。

三、硬件设计基于单片机的超声波测距仪的硬件设计主要包括超声波发射与接收电路、信号放大电路、滤波电路、波形整形电路和单片机控制电路等部分。

1. 超声波发射与接收电路超声波发射与接收电路由超声波发射器和超声波传感器组成。

超声波发射器将单片机输出的电信号转换为超声波信号，超声波传感器将接收到的超声波信号转换为电信号。

2. 信号放大电路信号放大电路用于放大传感器接收到的微弱信号，使其能够被后续的电路准确处理。

一般采用放大器电路来实现信号放大功能。

3. 滤波电路滤波电路用于去除信号中的噪声干扰，使后续处理的信号更加准确。

可以采用滤波器电路来实现滤波功能。

4. 波形整形电路波形整形电路将接收到的信号整形为单片机可读取的数字信号。

前言随着我国科学技术的迅速发展，许多场合都需要测距仪器的应用，如汽车倒车，建筑工地的施工以及一些工业现场的位置监控，还有矿井深度、水位位置、管道长度等场合都需要用到测距仪器。

要求仪器简单，方便，易操作控制，而超声波测距仪，就能实现以上的要求。

它测量范围在0.10-1.20m，测量精度1cm，测量时仪器与被测物体不会直接接触，而且能够清晰稳定的在液晶显示屏上显示出测量结果。

但就目前整体的技术水平来说，人们可以具体利用的测距技术还十分有限。

因此，这是一个正在蓬勃发展而又有无限前景的技术及产业领域。

展望未来数十年，超声波测距仪作为一种新型的非常重要且有用的工具在各方面都将有很大的发展空间，它将朝着更加高定位高精度的方向发展，以满足日益发展的社会需求。

本设计采用以AT89C51单片机为控制器核心的高精度、低成本、微型化数字显示超声波测距仪的硬件电路和软件设计方法。

整个电路采用模块化设计，由主程序、中断程序、发射子程序、接收子程序、显示子程序等模块组成。

各探头的信号经单片机综合分析处理，实现超声波测距仪的各种功能。

在此基础上设计了系统的总体方案，最后通过硬件和软件实现了各个功能模块。

1总体方案设计介绍所谓的超声波就是指频率高于20MHZ的机械波。

既然是以超声波为检测工具，那么肯定要产生超声波和接受超声波的工具，这就需要用到我们的传感器，俗称探头。

它有发射器和接收器之分，主要原理就是利用电效应把电能和超声波相互转换，利用声波介质对被检测物进行非接触式无磨损的检测。

超声波传感器对透明或有色物体，金属或非金属物体，固体、液体、粉状物质均能检测。

本文所研究的超声波测距仪利用超声波指向性强、能量消耗缓慢、传播距离较远、中长距的高精度测距等优点，即用超声波发射器向某一方向发送超声波，将电能转换，发射超声波，同时在发射的时候单片机就开始计时，在超声波遇到障碍物的时候反射回来，超声波接收器在接收到反射回来的超声波回波时，将超生振动转换成电信号，同时单片机停止计时。

基于stm32单片机的超声波测距仪设计报告一、设计背景超声波测距仪是一种常见的测距设备，它利用超声波的特性进行测距。

在实际应用中，超声波测距仪被广泛应用于机器人、智能家居、车辆安全等领域。

本次设计的超声波测距仪基于stm32单片机，旨在实现简单、高效、精确的测距功能。

二、设计原理超声波测距仪的测距原理是利用超声波在空气中传播的速度和时间差来计算距离。

具体来说，超声波发射器向目标物体发射超声波，当超声波遇到目标物体时，会被反射回来，接收器接收到反射回来的超声波，并计算出超声波发射和接收的时间差，根据时间差和超声波在空气中传播的速度，就可以计算出目标物体与超声波测距仪之间的距离。

三、硬件设计本次设计的硬件主要包括超声波发射器、超声波接收器、stm32单片机、LCD显示屏和按键。

其中，超声波发射器和接收器采用HC-SR04模块，stm32单片机采用STM32F103C8T6，LCD显示屏采用1602A型号，按键采用矩阵按键。

超声波发射器和接收器的工作电压均为5V，超声波发射器发射的超声波频率为40kHz，超声波接收器接收到超声波后，会输出一个高电平信号，输出信号的持续时间与超声波发射和接收的时间差成正比。

stm32单片机通过GPIO口控制超声波发射器的工作，同时通过外部中断接收超声波接收器的输出信号，并计算出时间差。

LCD显示屏用于显示测距结果，矩阵按键用于控制测距仪的工作模式。

四、软件设计本次设计的软件主要包括超声波发射和接收控制程序、测距计算程序、LCD显示程序和按键控制程序。

超声波发射和接收控制程序通过GPIO口控制超声波发射器的工作，并通过外部中断接收超声波接收器的输出信号。

测距计算程序根据超声波发射和接收的时间差计算出距离，并将结果保存在变量中。

LCD显示程序用于显示测距结果，按键控制程序用于控制测距仪的工作模式。

五、实验结果经过实验，本次设计的超声波测距仪能够准确地测量目标物体与测距仪之间的距离，并将结果显示在LCD屏幕上。

基于单片机得超声波测距系统实验报告一、实验目得１、了解超声波测距原理;２.根据超声波测距原理,设计超声波测距器得硬件结构电路;３.对设计得电路进行分析能够产生超声波,实现超声波得发送与接收,从而实现利用超声波方法测量物体间得距离;4.以数字得形式显示所测量得距离;5、用蜂鸣器与发光二极管实现报警功能、二、实验内容1、认真研究有关理论知识并大量查阅相关资料,确定系统得总体设计方案,设计出系统框图;2.决定各项参数所需要得硬件设施,完成电路得理论分析与电路模型构造。

3。

对各单元模块进行调试与验证;４、对单元模块进行整合,整体调试;5.完成原理图设计与硬件制作;6.编写程序与整体调试电路;7。

写出实验报告并交于老师验收。

三、实验原理超声波测距就是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射得回波,从而测出发射与接收回波得时间差t,然后求出距S=Cｔ/2,式中得C为超声波波速。

由于超声波也就是一种声波,其声速C与温度有关。

在使用时,如果温度变化不大,则可认为声速就是基本不变得。

如果测距精度要求很高,则应通过温度补偿得方法加以校正、声速确定后,只要测得超声波往返得时间,即可求得距离。

这就就是超声波测距仪得机理,单片机(AT89C51)发出短暂得40kHz信号,经放大后通过超声波换能器输出;反射后得超声波经超声波换能器作为系统得输入,锁相环对此信号锁定,产生锁定信号启动单片机中断程序,得出时间t,再由系统软件对其进行计算、判别后,相应得计算结果被送至LＥD显示电路进行显示、(一)超声波模块原理:超声波模块采用现成得ＨC-SR0４超声波模块,该模块可提供2cm—4０0ｃｍ得非接触式距离感测功能,测距精度可达高到3ｍm、模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。

基本工作原理:采用ＩO 口 TRIＧ触发测距,给至少１0us 得高电平信号;模块自动发送 8 个 40khz 得方波,自动检测就是否有信号返回;有信号返回,通过 IＯ口ECHO 输出一个高电平,高电平持续得时间就就是超声波从发射到返回得时间。

基于单片机的超声波测距仪设计1系统要求我们组选择制作了一套超声波测距系统，功能有：倒车雷达测量的显示距离在手机APP上显示，设定阈值，若小于设定的距离数值，蜂鸣器发出报警声。

2研究目的为了深层次的巩固学习的单片机的知识，更加熟悉的使用Proteus和Keil C51这两个软件。

能够综合所学的单片机的知识进行系统设计，将所学习的知识运用到生活中。

我们组选择制作了这样一套超声波测距系统。

3 设计方案及原理框图3.1 系统概述在汽车倒车中存在的困难之一也会影响到驾驶员的驾驶情况，在驾驶员在驾驶座位上无法完全了解到四周特别是后方环境时，只能依赖后视镜来观察后方障碍物，而这种环境因素也会限制驾驶员的视野狭窄和清晰度，从而驾驶员导致倒车会遇到危险。

其二是驾驶员在进行倒车过程中，要观察左右环境，同时也要兼顾到汽车后侧与障碍物的距离，这样会使驾驶员过于分心和费力费神。

其三是驾驶员会依赖自己长久以来的驾驶技术，以此来停靠车位，这样会引起驾驶员无法准确的倒入准确位置。

解决这种问题是在汽车生产行业中重中之重要解决的一个技术性难题，我们可在汽车内部安置一个汽车倒车预报警系统，显示器可装置在汽车内部，驾驶员能看到的有利位置，而感应器则可以装置在汽车后侧内部，从而接受到后方的障碍物情况，传输到显示器当中。

这个设计可避免驾驶员在倒车时候频繁看后视镜去判断汽车与障碍物的距离，从而避免发生事故发生。

汽车倒车预报警系统在很大程度上解决了汽车倒车的难题，同时也为驾驶员的驾驶提供了安全的保障。

该设计由超声波传感器、STC89C52系列单片机、HC-SR04超声波传感器模块、蜂鸣器组成。

总体设计方案如图1所示。

障碍物超声波发射传感器发射电路超声波接收传感器接收电路STC89C52单片机电源电路APP显示报警电路图1 总体设计方案3.2 系统总体电路图单片机系统的电路图如图2所示。

图2 系统设计图4 硬件实现4.1 STC89C52单片机STC89C52是基于51系列的单片机发展过来的。

基于单片机的超声波测距系统的设计1. 摘要基于单片机的超声波测距系统利用了超声波的频率在20KHZ以上，具有方向性强、耗能慢、传播距离远等优点。

在传感器技术与自动控制技术相结合的测距程序中，超声波测距是最常见的应用之一，被广泛应用于防盗、倒车雷达、水位测量、建筑工地和一些工业用地。

本系统的设计主要包含了硬件电路和软件程序两部分。

通过分析超声波测距的基本原理，选用合适的硬件电路部分，并写入相应的控制代码，以实现一个超声波测距系统的设计思路与方案。

在设计中，核心控制单元选用了STC89C52单片机，利用超声波传感器检测出超声波信号从传感器发出、碰到待测物并反射、最后接收器接收到返回的超声波信号这一过程的时间间隔，通过超声波在一定温度下的传播速度，利用公式得出传感器与待测物之间的距离，并将结果通过1602液晶显示出来。

系统还建立了按键模块和声光报警模块，以提升实用性，并建立了温度补偿模块，以提高测距的精确度。

系统采用模块化的结构，主要由温度检测模块、超声波测距模块、独立按键模块和供电电路四部分构成输入部分，由LCD1602显示模块、蜂鸣器、LED构成输出部分，由STC89C52单片机作为中控部分处理输入部分数据并控制输出部分。

通过Proteus仿真软件验证了硬件电路和软件代码设计。

2. 绪论随着科技的不断发展，人们对距离测量的需求日益增长。

在工业自动化、智能交通、机器人导航等领域，精确的距离测量是实现系统智能化和自动化的关键。

超声波测距技术因其非接触、高精度、低成本等优点，成为距离测量的首选方法之一。

基于单片机的超声波测距系统是利用单片机控制超声波的发射和接收，通过计算超声波在空气中传播的时间来测量距离。

相比传统的机械式测距方法，基于单片机的超声波测距系统具有更高的测量精度和更广泛的应用范围。

本文旨在设计一个基于单片机的超声波测距系统，通过研究超声波的特性、传感器的选择、硬件电路的设计和软件程序的编写，实现对目标距离的高精度测量。

基于单片机的超声波测距系统的设计与实现超声波测距系统是一种广泛应用于测量距离的技术，它利用超声波的特性进行距离测量。

本文将介绍基于单片机的超声波测距系统的设计与实现。

首先，我们需要了解超声波测距系统的原理。

超声波是一种具有特定频率范围的机械波，它在空气中的传播速度固定为340米/秒。

通过发射和接收超声波，并计算超声波传播的时间差，可以精确测量物体与传感器之间的距离。

接下来，我们将介绍超声波测距系统的设计流程。

首先，我们需要选择合适的超声传感器。

常见的超声波传感器有HC-SR04、JSN-SR04T等，它们具有高频率、高精度和低功耗等特点。

然后，我们需要设计电路连接。

超声波传感器通常需要通过3个引脚与单片机连接：VCC（5V电源）、TRIG（触发信号）和ECHO（接收信号）。

我们可以通过引脚连接图来将它们与单片机的相应引脚连接起来，并通过杜邦线进行连接。

接下来，我们需要编写单片机的程序。

程序的主要功能是触发超声波传感器，并接收回波信号。

我们可以使用定时器/计数器模块来生成适当的触发信号，并使用外部中断模块来接收回波信号。

在接收到回波信号后，我们可以通过计算时间差并使用速度公式（距离=速度*时间）来计算物体与传感器之间的距离。

最后，我们需要运行并测试超声波测距系统。

首先，我们可以在测试环境中放置一个物体，并通过触发超声波传感器来测量物体与传感器之间的距离。

通过在单片机上连接显示模块，我们可以将测量结果显示出来。

在进行实际测量前，我们需要进行一些校准操作，以确保测量结果的准确性。

综上所述，基于单片机的超声波测距系统是一种简单且可靠的距离测量方法。

通过正确选择超声波传感器、合理设计电路连接和编写相应的程序，我们可以很容易地实现超声波测距系统。

希望这篇文章能对读者在实际应用中设计和实现超声波测距系统时有帮助。

基于单片机的超声波测距系统的研究与设计在日常生活中，很多场合，如汽车倒车、机器人避障、工业测井、水库水位测量等，都需要自动非接触测距。

超声波是指在弹性介质中产生的机械冲击波，频率大于20 KHz。

它具有指向性强、耗能慢、传播距离相对远的特点，所以常用于非接触测距。

由于超声波对光、颜色、电磁场不敏感，超声波测距对环境的适应性很好。

此外，超声波测量可以在实时性、准确性和价格上取得很好的折衷。

因此，本文试图利用一对以AT89S52为核心的40 KHz压电超声波传感器，设计一种体积小、价格低、精度高、具有温度补偿、实时液晶显示和报警的超声波测距仪。

1超声波测距原理超声波传感器可分为机械式和电式两种。

它实际上是一种传感器。

在发射端，它将电能或机械能转化为声能，而在接收端，则相反。

本次设计的超声波传感器采用电模式的压电式超声波换能器，通过压电晶体的谐振来工作。

它有两个压电晶片和一个共振板。

当一个脉冲信号施加到它的两极，其频率等于压电芯片的固有振荡频率时，压电芯片将发生谐振，并驱动谐振片振动产生超声波。

相反，如果两个电极之间没有施加电压，当共振板接收到超声波时，会压迫压电晶片振动，将机械能转化为电信号，从而成为超声波接收器。

在超声波电路中，发射器输出一系列脉冲方波。

脉冲宽度越大，输出次数越多，能量越大，测量距离越远。

发射换能器与接收换能器在结构上略有不同，使用时应区分设备上的标记。

超声波测距有多种方法，如往返时间检测法、相位检测法和振幅检测法。

本设计采用往返时间检测法来测量距离。

原理是超声波传感器发射一定频率的超声波，通过空气介质传播，到达测量目标或障碍物后反射回来，反射回来的脉冲被超声波接收器接收。

经过的时间就是往返时间，往返时间与超声波传播的距离有关。

该距离可以通过测试传输时间来获得。

假设s是被测物体与测距仪之间的距离，测量时间为t/s，超声波传播速度为v/m·s-1，则存在关系式(1)S=Vt/2 (1)在精度较高的情况下，需要考虑温度对超声波传播速度的影响，根据公式(2)对超声波传播速度进行修正，以减小误差。