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基于单片机的超声波测距设计报告摘要: 超声波具有指向性强，能量消耗缓慢，传播距离较远等优点，所以，在利用传感器技术和自动控制技术相结合的测距方案中，超声波测距是目前应用最普遍的一种，他广泛应用于防盗、倒车雷达、水位测量、建筑施工工地以及一些工业现场。
本课题详细介绍了超声波传感器的原理和特性，以及STC公司的STC89C52的单片机的性能和特点，并在分析了超声波测距的原理的基础上，指出了设计测距系统的不足并加以改进，将温度引起的误差考虑在内并且加以修正，给出了以STC89C52单片机为核心的低成本、高精度、液晶显示超声波测距系统的硬件电路和软件设计方法。
该系统电路设计合理、工作稳定、性能良好、检测速度快、计算简单并且做到了可设计报警范围的功能,在测量精度方面能达到工业使用的要求。
关键词：单片机；液晶显示；报警；测距Ultrasonic distance measurement based on single chipAbstract:Ultrasound has a strong point, the energy consumption of the slow spread of the advantages of distance, so the use of sensor technology and automatic control technology, the program combines distance, ultrasonic distance measurement is the most common one, and he widely used in security, parking sensor, water level measurement, construction sites and some industrial sites.This subject introduces the principles and characteristics of ultrasonic sensors, and microcontroller STC89C52 STC's performance and characteristics, and the analysis of the ultrasonic distance measurement based on the principle that the lack of design ranging system and make improvements, will into account the error due to temperature and should be amended to STC89C52 given low-cost microcontroller as the core, high-accuracy, liquid crystal display ultrasonic ranging system of hardware and software design methods. The system circuit design is reasonable, stable, good performance, fast detection of simple calculation and can be designed to achieve the alarm range of functions to achieve precision in the measurement requirements for industrial use. Keywords:microcontroller; LCD display; alarm; ranging目录1 绪论 (5)1.1 研究的背景 (5)1.2研究的主要内容 (5)1.3应解决的关键问题 (5)2 电路方案论证 (5)2.1方案比较 (5)2.1.1 激光测距 (5)2.1.2 超声波测距 (6)2.2电路总体方案 (6)3单片机概述 (7)3.1 STC89C52主要性能 (7)3.2 STC89C52外部结构及特性 (7)3.3 STC89C52内部组成 (8)4 超声波测距模块 (10)4.1 超声波传感器介绍 (10)4.2 HC-SR04超声波测距模块的性能特点 (11)4.3 HC-SR04的管脚排列和电气参数 (12)4.3.1 管脚简介 (12)4.3.2 HC-SR04的电气参数 (12)4.4超声波时序图 (12)5系统硬件电路设计 (14)5.1单片机最小系统 (14)5.1.1 STC89C52芯片 (14)5.1.2 复位电路 (14)5.1.3 晶振电路 (15)5.2 驱动显示电路及报警电路 (16)5.2.1 1602LCD液晶显示屏 (16)5.2.2 蜂鸣器报警 (17)5.3 HC-RS04超声波测距原理 (18)5.4 5V稳压电路 (19)5.5温度检测电路 (19)5.5.1 温度检测方案的分析 (19)5.5.2 数字温度传感器DS18B20简介 (20)5.5.3 DS18B20的结构及电路 (20)6系统程序的设计 (21)6.1主程序 (21)6.2显示数据子程序 (22)6.3报警子程序 (22)6.4按键子程序 (23)结论 (25)参考文献 (26)附录（A） (27)附录（B） (28)致谢 (46)1 绪论1.1 研究的背景单片机技术的迅速兴起与蓬勃发展，其稳定、安全、高效、经济等优点十分突出，所以其应用也十分广泛。
毕业设计（论文）题目基于STM32的超声波测距系统学生毕业设计（论文）原创性声明本人以信誉声明：所呈交的毕业设计（论文）是在导师的指导下进行的设计（研究）工作及取得的成果，设计（论文）中引用他（她）人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及为获得重庆工程学院或其它教育机构的学位或证书而使用其材料。
与我一同工作的同志对本设计（研究）所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
毕业设计（论文）作者（签字）：年月日重庆工程学院本科生毕业设计摘要摘要随着社会的发展与进步人们不再局限于传统的测距方式，本文设计为一款基于STM32新颖且极具特色的超声波测距系统，相比于以往的单片机系统，其频率和主频能够在PLL的倍频上，显示72MHz的效果，高精度的测量可以受到较高程度的分辨率定时器的保证和庇佑。
对比于51单片机速度，STM32超声波测距的速度快了大约30倍左右。
结合超声波传感器与嵌入式处理器STM32F103，设计出的一种简单的智能超声波测距仪装置，采用ARM内核芯片STM32F103ZET6的32位嵌入式微处理器，同时带有温度补偿的US-100超声波测距模块实现声波测距。
具有丰富串口资源的STM32，能提供5路串口，通过微处理器的串口实现OLED显示距离和实时显示等参数。
US-100带有温度传感器，对超声波的声速进行补偿，提高测量精度。
关键词：STM32F103 US-100 超声波测距OLED显示ABSTRACTWith the development and progress of society, people are no longer confined to traditional ranging methods. This paper designs a new and distinctive ultrasonic ranging system based on STM32. Compared with the previous single-chip computer system, its frequency and main frequency can display the effect of 72MHz on PLL frequency doubling. High-precision measurement can be guaranteed and protected by high-resolution timer. Compared with the speed of 51 single chip computer, the speed of STM32 ultrasonic ranging is about 30 times faster.Combining the ultrasonic sensor and embedded processor STM32F103, a simple intelligent ultrasonic range finder is designed. The 32-bit embedded microprocessor based on ARM core chip STM32F103ZET6 and the US-100 ultrasonic range finder module with temperature compensation are used to realize acoustic range finder. STM32, which has rich serial resources, can provide 5 serial ports and realize OLED display distance and real-time display through serial ports of microprocessors. The US-100 has a temperature sensor to compensate the sound speed of the ultrasonic wave and improve the measurement accuracy. Key words: STM32F103; US-100; ultrasonic ranging; OLED display目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.2 国内外发展现状 (1)1.3 本文主要研究内容 (2)1.4 本文的章节安排 (3)2 超声波测距原理及实现 (5)2.1 测距原理及方式 (5)2.2 温度及各种干扰 (6)3 硬件电路的设计与实现 (7)3.1 系统总体设计思路 (7)3.2 系统的硬件设计思想 (8)3.3 主控制模块STM32F103微控制器 (8)3.3.1 US-100超声波测距模块 (9)3.3.2超声波发射电路设计 (9)3.3.3超声波接收电路设计 (10)3.3.4显示模块电路设计 (11)3.41 MCU主控 (13)3.42 加减按键及切换按键 (13)3.43 蜂鸣器及ole显示屏 (13)3.44 稳压电路及usb供电电路 (14)3.45 串口下载电路及测距电路 (14)4软件的设计与实现 (15)4.1 主程序设计 (15)4.2 定时中断程序设计 (20)4.3 超声波发生子程序 (21)4.4 程序烧录 (22)5 距离测试 (24)5.1 实验过程及分析 (24)5.2 误差原因分析及改进措施 (26)6 结论与展望 (27)6.1 本文研究结论 (27)6.2 研究展望 (28)致谢 (29)参考文献 (30)附录 (31)1 绪论本章主要介绍了基于STM32的超声波测距系统的研究意义和研究背景，分析和总结了国内外超声波测距领域的研究现状，并对本文的章节安排和主要研究内容都作了具体明确的说明。
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。
基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计一、本文概述随着科技的不断进步，超声波测距技术因其非接触性、高精度和快速响应等优点，在机器人导航、物体定位、无人驾驶等领域得到了广泛应用。
本文旨在设计一种基于STM32单片机的高精度超声波测距系统，以满足现代工业与生活中对测距精度和实时性的高要求。
本文将首先介绍超声波测距的基本原理，包括超声波的传播特性、回声测距原理等。
接着，将详细阐述基于STM32单片机的超声波测距系统的硬件设计，包括超声波发射器、接收器、信号处理电路以及STM32单片机的选型与外围电路设计等。
在此基础上，本文将探讨软件设计的关键技术，如超声波发射与接收的时序控制、回声信号的处理算法以及距离计算的实现方法。
为了提高测距精度和稳定性，本文将重点研究信号处理算法的优化，包括滤波技术、阈值设定、时间测量精度提升等。
还将讨论系统校准方法，以减小环境因素对测距结果的影响。
本文将给出系统的实际测试结果，包括在不同距离和环境条件下的测距精度和响应速度。
通过实验结果的分析，验证所设计的基于STM32单片机的超声波测距系统的性能与可靠性，为相关领域的实际应用提供参考。
二、系统总体设计本系统以STM32单片机为核心，结合超声波传感器、信号处理电路、电源管理模块以及外设接口，构建了一个高精度超声波测距系统。
系统的设计目标是实现稳定、准确的距离测量，同时满足低功耗、小型化以及易于集成的要求。
STM32单片机凭借其高性能、低功耗和易于编程的特点，成为本系统的理想选择。
该单片机具备丰富的外设接口和强大的处理能力，可以满足超声波信号的处理、距离计算以及与其他模块的通信需求。
为了保证测距的精度和稳定性，本系统选择了高性能的超声波传感器。
该传感器具有发射和接收超声波信号的功能，通过测量超声波在空气中的传播时间，可以计算出目标与传感器之间的距离。
信号处理电路是系统的关键部分，负责接收和处理超声波传感器输出的信号。
本系统设计了专门的信号处理电路，包括放大电路、滤波电路和ADC转换电路等，以确保信号的稳定性和准确性。
毕业设计（论文）题目：基于STM32的温湿度检测和无线的传输学院：信息工程与自动化专业：自动化学生姓名：指导教师：日期：基于STM32的温湿度检测和无线的传输摘要随着嵌入式技术的发展，单片机技术进入了一个新的台阶，目前除最早的51单片机现在有了STM32系列单片机以AMR的各系列单片机，而本次毕业设计我采用STM32单片机来完成，目的是实现温湿度的采集和数据的无线传输，温湿度的采集是作为自动化学科中一个必须掌握的检测的技术，也是一项比较实用的技术。
而无线的传输时作为目前一项比较前沿的技术来展开学习的，所有的新新产业中都追求小规模高效率，而无线的技术可以降低传统工程的工程量，同时可以节省大量由排线、线路维修、检测上的一些不必要的障碍和消耗。
同时，在实时运行阶段也可以明显体现它的便携性，高效性和节能性。
本次设计目的是做出成品，并能采集实时数据传输至上位机。
关键词:嵌入式技术；电路设计；STM32；cc1020无线传输；sht10温湿度采集；程序设计引言我的毕业设计做的是温湿度数据的采集和无线的传输。
温湿度的采集的用途是非常的广泛的，比如说化工业中做酶的发酵，必须时刻了解所发酵酶的温湿度才可以得到所需酶。
文物的保护同样也离不开温、湿度的采集，不仅在文物出土的时刻，在博物馆和档案馆中，空气湿度和和空气质量条件的优劣，是藏品保存关键，所以温湿度的检测对其也是具有重要意义的。
最后就是大型机房的温湿度的采集，国家对此有严格标准规定温湿度的范围，超出此范围会影响服务器或系统的正常工作等等。
所以温湿度的检测是目前被广泛运用。
此次设计的芯片采用的是STM32，由于STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核。
按性能分成两个不同的系列：STM32F103“增强型”系列和STM32F101“基本型”系列。
增强型系列时钟频率达到72MHz，是同类产品中性能最高的产品；基本型时钟频率为36MHz，以16位产品的价格得到比16位产品大幅提升的性能，是16位产品用户的最佳选择。
超声波测距温度补偿计算公式一、超声波测距原理。
超声波测距是通过测量超声波从发射到接收所经历的时间来计算距离的。
其基本公式为：d = (v× t)/(2)，其中d表示距离，v表示超声波在介质中的传播速度，t表示超声波从发射到接收的时间间隔。
二、温度对超声波传播速度的影响。
超声波在空气中的传播速度v与温度T（单位：^∘C）有关，近似的经验公式为：v = 331.4 + 0.6T。
三、温度补偿计算公式推导。
1. 在没有温度补偿时，根据d = (v× t)/(2)，这里的v是在某一默认温度下的速度。
2. 当考虑温度影响时，我们先根据实际温度T计算出此时超声波的传播速度v = 331.4+ 0.6T。
3. 假设在没有温度补偿时计算出的距离为d_0（使用默认速度v_0），即d_0=frac{v_0× t}{2}；在考虑温度补偿后的距离为d，d=((331.4 + 0.6T)× t)/(2)。
4. 我们可以从d_0推导出温度补偿后的距离d的表达式。
- 由d_0=frac{v_0× t}{2}可得t=frac{2d_0}{v_0}。
- 将t=frac{2d_0}{v_0}代入d=((331.4 + 0.6T)× t)/(2)中，得到d=frac{(331.4 + 0.6T)×frac{2d_0}{v_0}}{2}，化简后d = d_0×(331.4 + 0.6T)/(v_0)。
所以，温度补偿计算公式为d = d_0×(331.4 + 0.6T)/(v_0)，其中d_0是未进行温度补偿时计算出的距离，v_0是未考虑温度影响时默认的超声波传播速度，T是实际温度（^∘C）。
stm32超声波测距原理STM32超声波测距原理引言：超声波测距是一种常用的测量技术，它利用超声波的传播速度和回波时间来测量目标物体与传感器的距离。
STM32是一种基于ARM Cortex-M内核的32位微控制器，具有丰富的外设和强大的计算能力，广泛应用于各种测量和控制系统中。
一、超声波测距原理超声波测距原理是利用超声波在空气中的传播速度及其传播时间来计算目标物体与传感器之间的距离。
具体过程如下：1. 发射超声波信号：STM32通过IO口控制超声波传感器向目标物体发射超声波信号。
超声波传感器内部包含一个震荡器，当接收到控制信号后，震荡器开始振动产生超声波。
2. 超声波传播：发射的超声波信号在空气中以声速传播，碰到目标物体后会发生反射。
3. 接收回波信号：超声波传感器同时兼具发射和接收功能，它可以接收到目标物体反射回来的超声波信号。
4. 计算距离：STM32通过定时器捕获功能记录超声波发射和接收的时间差，根据声速和时间差计算出目标物体与传感器之间的距离。
二、STM32实现超声波测距STM32作为控制器，可以实现超声波测距功能。
具体步骤如下：1. 初始化定时器：首先，需要初始化STM32的定时器，配置为捕获模式，并设置相关参数，例如计数边沿、预分频系数等。
定时器的作用是记录超声波发射和接收的时间差。
2. 发射超声波信号：通过STM32的IO口控制超声波传感器，使其发射超声波信号。
通常情况下，发射信号的持续时间为10微秒左右。
3. 接收回波信号：超声波传感器接收到反射回来的超声波信号后，将触发STM32的定时器，记录接收到回波信号的时间。
4. 计算距离：根据定时器记录的发射和接收时间差，结合声速的数值，可以通过简单的计算公式得到目标物体与传感器之间的距离。
三、注意事项1. 需要根据具体的超声波传感器和环境来选择合适的声速数值，常见的声速数值为340m/s。
2. 超声波测距的有效范围受到多种因素的影响，例如超声波传感器的发射功率、接收灵敏度、目标物体的形状和表面特性等。
46现代制造技术与装备2017第3期总第244期基于超声波测距过程温度补偿系统的设计与研究潘晓绒(陕西国防工业职业技术学院，西安710302)摘要：测量环境温度的变化影响着超声波传播速度的大小，从而影响了超声波测量的准确性。
本文设计了 一种具有温度补偿功能的超声波测距系统，有效解决了环境温度对超声波测距的影响，提高了测量精度。
关键词：超声波测距温度补偿1引言由于各地的温度、湿度、气压等自然因素的不同，声 波传播的速度成为影响超声波测距精度的重要因素。
超声 波在大气中的传播速度受介质的温度、密度的影响：c座⑴\ M式中：Y为气体定压热容与定容热容的比值，为1.40; R为常量，8.314kg/mol;T为环境温度；M为空气分子量，28. 8kg/mol〇通过式（1)得知，空气中，声速的大小是由环境温度 高低决定的。
因此，为了能够得到精度较高的测量数据，必须对环境温度进行精度测量。
实际工程中，一般采用公 式L=Ct / 2换算当地声速。
虽然这也能得到较为准确的当 地声速，但是在较高精度要求的测距过程中，温度对超声 波测距结果的影响较为严重。
因此，获得精确的当地声速 是提高超声波测距精度的前提条件。
2系统设计2.1环境温度的准确测量根据温度与声速的关系可以发现，只要准确测量当地 的实时温度，即可得到超声波传播的准确速度，从而有利 于提高测试结果的精确度。
然而，如何准确获得复杂环境 下的温度呢？可以通过选用功能强大的测温仪器来获取。
市场上，测温仪器琳琅满目，如热电偶、集成测温传感器、热敏电阻等，都可以对温度进行精确测量。
由于考虑到测 距系统的整体结构不能太大，因此在对各元件选取上，在 满足使用要求时，尽可能选择空间结构较小者。
所以，采 用集成测温传感器。
2.2温度校正法提高测距精度根据前面的分析可以得出：环境温度对声波的波速有 较大影响，而对声速的准确计量，决定了测距结果的精确度。
由于该企业地处北方，一年四季气温变化明显，冬天和夏 天的温度相差有40余度，且生产现场设备较多，设备运转 产生的热量也可能影响环境温度的变化。
— 165 —基于STM32的超声波测距仪设计胡光夏（武汉职业技术学院电信学院，湖北 武汉 430074）【摘 要】基于Cortex-M0内核的低功耗单片机STM32，设计了一种操作简单、价格低廉、携带方便的自动测距仪。
通过测量超声波发射到遇到障碍物返回的时间差，计算出距离，同时加入温度补偿以提高测距精度。
经测试，探测距离最近2cm，最远4.5m。
【关键词】Cortex-M0 超声波 测距仪 温度补偿1超声波测距原理由超声波发射器发射40kHz 超声波，途中遇到障碍物时立即返回，经超声波接收器接收反射波并转化为电信号。
设超声波往返时间为，声速为，则被测物体的距离s=t/2，控制器可计算出发射源到目标障碍物之间的距离。
其中声速=331.3+0.606T ，T 为摄氏气温。
2系统电路设计测距仪的硬件组成结构示意图如图1所示。
图1系统结构图2.1核心处理器核心处理器采用基于Cortex-M0架构的STM32F030C6，该芯片主频和定时器的频率可高达48MHz ，内部集成多达32KB 的Flash ，4KB 的SRAM 。
外设接口丰富，包括1个12位的AD 转换器、6个定时器、39个通用IO 口等。
价格低廉，零售价仅3元左右。
2.2超声波发射电路超声波发射电路如图2所示。
主要由ST202和超声波发射换能器构成，单片机I/O 口输出的40kHz 方波信号TRIG 通过ST202转换成12V 电压信号。
ST202是一款双通道RS232驱动芯片，用它实现对脉冲信号的升压、升压后输出，经激发探头发射出超声波。
该电路优点是消除电路谐振，无需额外电源对发射头供电。
图2 超声波发射电2.3超声波接收电路超声波接收电路如图3所示。
主要由集成运放TL074和超声波接收换能器构成，相对于专用的超声波接收集成芯片，TL074价格低廉。
接收到的反射波经过运放的整形滤波，还原成脉冲送入ECHO引脚图3 超声波接收电路2.4温度补偿电路温度传感器采用数字式集成温度传感器DS18B20，电路如图4所示。
