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基于超声波测距的车辆前撞预警系统设计在现代交通中，较高的车辆密度和不断增长的道路长度成为许多交通事故发生的因素。
因此，当今汽车工业的重要任务之一是为车辆提供更安全和智能的设备和技术。
在这里，我们将介绍一种基于超声波测距的车辆前撞预警系统的设计和实现。
1. 超声波测距技术的原理超声波测距被广泛应用于距离、速度和方向测量，可以通过接收返回的超声信号来计算距离。
这项技术是将高频声波发射到目标物表面，由于声波在空气中的传播速度较慢，因此它们与目标物相遇时会被反射回来。
然后，我们可以通过测量从发射到接收芯片之间的时间来计算距离。
2. 基于超声波测距的车辆前撞预警系统设计本文中介绍的车辆前撞预警系统包括超声波测距器、处理器和报警器三个部分。
预警系统通过超声波测距器在车前安装并向前发射超声波波束，一旦有物体进入车辆前方一定的安全距离范围内，系统即可检测到，并发出警报信号。
超声波传感器具有注重实时间和精度的特点，能快速响应并识别前方障碍物，并准确测量所需的距离。
由于超声测距技术能在各种天气条件下精准测量距离，因此汽车制造商越来越倾向于将其作为汽车智能化的主要技术之一。
3. 预警系统的实现对于车辆前撞预警系统，我们选择了Maxbotix Inc.生产的LV-MaxSonar-EZ1型传感器。
该型传感器是一款优秀的超声波传感器，具有高准确度和长测距范围等特点。
此外，该型传感器具有简单易用的特点，仅需一端口即可供电和通信。
还可以将其与Arduino单片机连接来处理信号，并将警报发送到锁定的设备上。
4. 总结本文介绍了一种基于超声波测距技术的车辆前撞预警系统的设计和实现。
该系统通过检测车辆前方的安全距离来预警，以防车辆在狭小空间内发生碰撞事故。
鉴于超声波测距技术的高效性和实用性，该技术被广泛使用于车辆制造业中。
预计在未来，我们将会看到更多基于超声波技术的车辆智能系统的推出。
超声波测距汽车倒车防撞报警器设计摘要本设计采用超声波测距，可用作汽车泊车安全辅助装置，能以声音和更为直观的LED 显示告知驾驶员汽车周围障碍物的情况，解除了驾驶员在泊车和起动车辆时前后左右探视所引起的烦扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷，提高了泊车安全性。
本设计硬件部分主要由单片机控制电路、超声波发射电路、超声波接收电路、数码管显示电路、电源电路和报警电路组成，软件部分主要由主程序、超声波发射接收子程序、距离计算子程序及显示子程序等部分组成。
本设计由AT89C2051单片机控制时间计数，计算超声波自发射至接收的往返时间，利用超声波在空气中的传输速度，从而得到实测距离。
该设计的电路设计合理简单、工作稳定、性能良好、检测速度快、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量误差方面能够达到简单工业实用的要求。
关键词：AT89C2051、超声波、数码管、汽车倒车Auto reverse bull alarm designAbstractThis design uses the ultrasonic ranging, can be used for car parking safety auxiliary devices, to sound and more ocular LED display told the driver of the car around obstacles, lifting the driver in the parking and starting vehicles around when visiting caused the trouble, and help eliminate the vision blind Angle and the driver of sight fuzzy defects, improve the safety car parking.The design of hardware mainly by single-chip microcomputer control circuit, ultrasound circuit, ultrasonic receiving circuit, digital circuit, the pipe display circuit and alarm circuit composition, the software of mainly by the main program, ultrasound receiving interruption program, distance subroutines and display subroutines components. This design by single chip microcomputer AT89C2051 control time count, the calculation to receive from launch ultrasonic round-trip time, use of ultrasonic transmission speed in the air, so as to get the distance. The design of the circuit design simple, reasonable stable and good performance, test speed, simple calculation, easy to do real-time control, and in the measurement error can achieve simple industrial practical requirement.Key words: AT89C2051 ,Ultrasonic, Digital tube,Automobile reverse1. 绪论 (1)1.1课题研究背景及目的 (1)1.2课题国内外研究状况 (2)1.3课题研究方案比较 (3)1.4论文构成及研究内容 (4)2.超声波基本发展史及原理 (5)2.1超声波发展简史 (5)2.2超声波的应用 (6)2.3超生波测距方法 (9)3.系统整体设计 (10)3.1系统整体设计框图 (10)3.2硬件选型 (11)3.2.1超声波探头的中心频率及主要参数 (11)3.2.2单片机的选择 (12)3.2.3其他元器件的选择 (13)4.硬件电路设计 (13)4.1单片机外围电路设计 (13)4.2超声波发射电路设计 (14)4.3超声波接收电路设 (15)4.3.1CX2016A简介 (15)4.3.2超声波接收电路 (16)4.4LED显示电路 (17)4.5报警电路设计 (18)5.软件系统设计 (19)5.1 程序流程设计 (19)5.2汽车倒车报警器程序的程序清单 (20)6.总结 (24)附录 (25)1.绪论1.1课题研究背景及目的随着社会经济的发展,交通运输业日益兴旺，我国汽车的数量逐年攀升。
设计报告超声波测距报警一、设计目的学习使用单片机的控制功能和用超声波传感器实现测量距离，理解超声波传感器的超声波发生机制及发射、接收和以Arduino 开发板为中心控制单元，实现超声波发射及其遇到障碍物发生反射形成回波信号，并根据超声波在介质中的传播速度及超声波从发射到接收到回波的时间，计算出发射点距障碍物的距离二、总体设计思想Ⅰ、利用超声波模块获得距离原理如下：超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。
声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离s，即。
：s=340m/s×t / 2 。
这就是所谓的时间差测距法。
测距过程：1、使用Arduino采用数字引脚给SR04的Trig引脚至少10μs 的高电平信号，触发SR04模块测距功能；2、触发后，模块会自动发送8个40KHz的超声波脉冲，并自动检测是否有信号返回。
这步会由模块内部自动完成。
3、如有信号返回，Echo引脚会输出高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。
此时，我们能使用pulseIn()函数获取到测距的结果，并计算出距被测物的实际距离。
二、超过警告值（可设）报警。
设置三个按钮，按下按钮一，开始设置（设置时间20s），按下按钮二每0.5秒警告值加1厘米，按下按钮三每0.5秒警告值减1厘米。
报警使用蜂鸣器。
三、使用LCD1602显示，显示分为三类，1.distance 距离值。
2.warning 距离值。
3.setting 警告值。
三、电路原理图四、硬件使用方法一、接上usb电源，打开总开关。
二、液晶显示屏幕开始显示距离。
三、按下三个按钮中间的按钮，直至液晶显示屏显示setting（时间20s）。
警告值默认15cm。
四、按下三个按钮的左右按钮调节警告值。
按下左按钮每0.5秒警告值加1厘米，按下右按钮每0.5秒警告值减1厘米。
基于超声波测距的汽车倒车防撞报警系统设计一、本文概述本文针对汽车安全驾驶领域的重要需求，详细探讨并设计了一种基于超声波测距技术的汽车倒车防撞报警系统。
随着城市交通环境复杂性的增加以及人们对行车安全意识的提高，如何有效防止因驾驶员视线盲区和操作失误引起的倒车碰撞事故成为研究热点。
本系统利用超声波传感器作为主要探测元件，通过发射和接收超声波信号来精确测量车辆与后方障碍物之间的实时距离，并结合智能算法分析处理这些数据，以便在车辆靠近障碍物到危险距离时及时发出报警提示，辅助驾驶员做出正确决策，从而显著提升倒车安全性。
文章首先阐述了该系统的背景意义和技术原理，随后深入剖析超声波测距方法及其在汽车应用中的优势和挑战接着，详细介绍了系统架构设计，包括硬件组成（如超声波传感器模块、信号处理电路、报警装置等）及软件算法实现通过实验验证了系统的性能指标，探讨其在不同工况下的稳定性和准确性，并对未来可能的优化方向进行了展望。
通过本文的研究，期望能为汽车主动安全技术的发展贡献一份力量，推动相关产品的实际应用与普及。
二、超声波测距原理及技术超声波测距技术是利用超声波在空气中的传播特性来实现距离测量的方法。
超声波是一种频率高于人耳能听到的上限（约20kHz）的声波，它在空气中的传播速度相对恒定，约为343米秒。
这一特性使得超声波非常适合用于精确的距离测量。
超声波测距的基本原理是发射器发射出一定频率的超声波，当这些波遇到障碍物时会发生反射，反射波被接收器接收。
通过测量超声波发射和接收之间的时间差，可以计算出超声波传播的距离。
由于超声波的传播速度是已知的，因此可以通过以下公式计算距离：这里的“时间差 2”是因为超声波需要从发射器传播到障碍物，再从障碍物反射回接收器，所以总时间是往返时间。
在汽车倒车防撞报警系统中，超声波传感器通常被安装在汽车的尾部。
当驾驶员开始倒车时，系统会自动激活传感器，传感器开始发射超声波。
超声波遇到车辆后方的障碍物时反射回来，被传感器接收。
北京交通大学海滨学院课程设计报告课程名称：电子电路系统设计实践项目：车距报警器课程设计姓名：雷婉晴学号： ******** 学院：电子与电气工程学院专业：自动化班级： 1502班完成时间： 2018.10.22课程设计任务书车距报警器设计任务书1、设计时间: 2018.10.8-2018.10.242、设计题目：车距报警器设计3、设计任务：设计并仿真实现一个车距报警器，当探测到汽车之间小于一定距离时自动报警，系统框图如下图所示。
车距报警器系统框示意图4．设计要求1)基本要求（1）车距探头可采用红外或超声波探头。
（2）报警车距可调范围1～10m。
（3）报警音量可调。
（4）电源电压为DC12V。
2)发挥部分（1）报警器不受日光的影响。
（2）报警车距的设置可数控。
（3）探测角度大于90 。
5、备注（1）设计内容包括：系统方案设计、电原理图设计、PCB版图设计和仿真电路设计；（2）完成基本要求和仿真得70分；（3）每完成扩展部分一项并仿真加10分。
内容摘要：近年来，随着电子计算机、无线通信、人工智能控制等技术的不断发展，各种智能自动化设备已经进入了生产和生活的各个领域之中。
在汽车制造工业中，为了提高汽车的安全性能，各种新技术不断地被应用于实际之中，如防抱死刹车技术（ABS）,防侧滑技术(ASR),只能多方位安全气囊技术等都已成功地安装在各种档次的汽车之上.与之相比,汽车车距报警的发展却略显缓慢,目前声音提示技术仍是使用较广泛的方法.驾驶员则主要是通过目测来估测车距，因此,人们亟需一种低成本，智能车距报警装置，本论文设计了一个车距报警系统。
关键词：红外传感器、车距报警、测量车距、模拟仿真、目录内容摘要： (3)1概述 (5)2方案设计与论证 (5)2.1方案一 (5)2.2方案二 (5)2.3方案论证 (6)2.4方案选择 (6)3 单元电路与分析 (7)3.1红外车距模拟电路 (7)3.2 车距判断电路 (7)3.3 555振荡电路 (8)3.4 报警器电路 (8)4 总原理图及元件清单 (9)4.1 总原理图 (9)4.2 电路参数的计算及元器件的选择 (9)5 系统仿真 (10)5.1 电源电路的仿真 (10)5.2 声控电路的调试 ............................................................................. 错误!未定义书签。
基于超声波测距的汽车倒车报警器设计引言：随着汽车保有量的不断增加，交通事故的发生频率也在逐年上升。
据统计数据显示，导致交通事故的常见原因之一就是倒车操作不当。
为了减少倒车事故的发生，汽车倒车报警器应运而生。
其中，基于超声波测距的汽车倒车报警器成为一种常见的解决方案。
本文将对基于超声波测距的汽车倒车报警器进行设计。
一、原理介绍超声波测距是利用超声波在空气中传播到达障碍物后反射回来的时间差来计算与障碍物的距离的一种技术。
在汽车倒车报警器中，通过将超声波传感器安装在车辆的后部，可以测量车辆与障碍物之间的距离。
当距离过近时，报警器会发出声音或者光信号来提醒驾驶员。
二、硬件设计1.超声波传感器：选择一款高性能的超声波传感器，它能够发送超声波信号并接收反射回来的信号，测量距离。
2.控制器：选用一款可编程的微控制器，用于处理和控制超声波传感器的信号，以及控制报警器的工作。
3.报警器：可选用蜂鸣器、LED灯或者液晶屏等报警装置，用于向驾驶员发出警告信号。
4.电源：选用稳定的直流电源供给整个系统，包括超声波传感器、控制器和报警器等。
三、软件设计1.初始化：在系统上电后，初始化控制器和超声波传感器，设置相应的参数，如采样率、测量范围等。
2.超声波测距：控制器通过超声波传感器发送超声波信号，测量信号反射回来的时间差，然后利用速度乘以时间差的一半来计算距离。
3.距离处理：将测得的距离与设定的安全距离进行比较，如果距离过近，则控制报警器发出声音或者光信号。
4.报警模式：可以设计多种报警模式，如声音频率逐渐加快、LED灯闪烁等，以提醒驾驶员注意。
四、优化设计1.多传感器设计：可以将多个超声波传感器分布在车辆周围，以提高测距的准确性，并增加障碍物的识别能力。
2.声音控制：可以引入声音控制模块，当车内有人讲话或者发出声音时，报警器暂时关闭，避免误报。
3.防水设计：考虑到汽车经常遇到雨水等恶劣环境，对超声波传感器和控制器进行防水设计，以保证系统的稳定性和可靠性。
基于超声波测距的汽车倒车防撞报警系统设计汽车倒车防撞报警系统是一种基于超声波测距技术的安全辅助设备，能够帮助驾驶员在倒车时避免与障碍物发生碰撞，提高行车安全性。
本文将对该系统的设计进行详细介绍。
首先，该系统主要由超声波传感器、控制器和报警器组成。
超声波传感器负责探测车辆周围的障碍物距离，传输给控制器进行处理。
控制器根据传感器的数据判断是否存在碰撞的风险，并通过报警器向驾驶员发出警告信号，提醒其采取正确的行动。
在系统的设计过程中，首先需要选择合适的超声波传感器。
传感器的选择应考虑其测距范围、精度和对环境的适应性等方面。
一般来说，超声波传感器在测距范围内可以提供较高的测量精度，并且对大多数障碍物均有良好的适应性。
接下来，控制器的设计是系统中的关键部分。
控制器需要实时接收传感器上传的距离数据，并进行数据处理和决策。
控制器可以使用嵌入式系统来实现。
在数据处理方面，可以使用一些常见的算法，如滤波算法、虚拟线算法等，来进行数据处理和障碍物的识别。
在决策方面，可以设置适当的距离阈值，当距离低于该阈值时触发警报。
最后，报警器的设计需要考虑其音量和可靠性。
对于音量，报警器应具备足够的声音大小，以确保驾驶员能够听到警报并及时做出反应。
对于可靠性，报警器应具备较长的寿命和稳定的性能，以确保系统能够长时间稳定运行。
此外，为了提高系统的可用性，还可以考虑加入其它功能，如图像显示功能。
通过搭载摄像头和显示器，可以将车辆周围的情况实时显示在显示器上，使驾驶员更加直观地了解障碍物的位置和距离。
总之，基于超声波测距的汽车倒车防撞报警系统是一种重要的安全辅助设备。
通过合理选择超声波传感器、设计有效的控制器和报警器，并加入其它功能，可以实现对倒车过程的有效监控和警示，提高驾驶员的行车安全性。
基于超声波的智能车距检测与报警的设计与实现摘要针对汽车拥挤的现状，设计一种反应快，稳定性好而且经济实用的汽车防撞测距仪对当今汽车行驶安全现状势在必行。
汽车防撞测距仪是一种向驾驶员报警的装置，此汽车防撞测距仪能在汽车行驶和倒车过程中自动检测障碍物，然后通过超声波测距原理测出汽车与障碍物之间的距离，并将距离显示出来。
当汽车与障碍物之间的距离达到极限时，系统发出声光报警，达到提醒司机防止撞车的目的。
本设计采用超声波发射和接收模块，模块内部将发出8个40kHz周期电平并检测回波。
一旦检测到有回波信号则输出回响信号，回响信号的脉冲宽度与所测的距离成正比。
由此通过发射信号到收到的回响信号时间间隔可以计算得到距离。
如果车辆超过了安全距离，系统可以报警。
关键词：汽车防撞报警系统单片机超声波测距目录第1章绪论 (2)1.1课题背景 (2)1.2课题设计的意义 (3)1.3超声波汽车防撞系统应用的介绍 (3)1.4课题主要内容研究 (4)第2章课题的方案设计与论证 (4)2.1系统总体设计 (4)2.1.1系统总体框图 (4)2.1.2传感器位置 (5)2.2设计方案的论证 (6)2.2.1测距方案的选择 (6)2.2.2电源的选择 (6)2.2.3控制模块的选择 (6)2.2.4显示模块的选择 (7)2.2.5 PWM脉冲控制技术 (7)第3章硬件电路设计 (8)3.1单片机控制模块 (8)3.2超声波模块 (8)3.2.1 HC-SR04超声波模块简介 (8)3.2.2 HC-SR04模块 (9)3.3 PWM电机驱动电路 (10)3.4电源电路 (10)3.5显示模块 (11)3.6报警模块 (11)第4章系统软件设计 (12)4.1主程序流程图 (12)4.2子程序流程图 (13)4.2.1超声波流程图 (13)4.2.2 PWM流程图 (14)第5章实现与调试 (15)5.1测试仪器 (15)5.2硬件功能测试 (15)5.3性能测试 (15)5.4测量问题与改善 (16)5.4.1测量精度的问题 (16)5.4.2提高测量精度的措施 (17)参考文献 (18)致谢 ........................................................................... 错误!未定义书签。
本科毕业论文（设计）题目汽车倒车超声波报警器的设计与实现汽车倒车超声波报警器设计与实现摘要汽车倒车一直都是困扰驾驭员，尤其是菜鸟。
倒车超声波能用声音或更为直观的方式奉告驾驭员周围障碍物的状况，协助驾驭员看清视野死角和消除视野含糊的缺点，提高驾驶安全性。
这篇文章着重介绍了一种根据AT89C51单片机的超声波脉冲测距的倒车防撞报警器的设想。
该设想用超声波在空气中传播速度为判断条件,使用超声波的反射，测出间隔。
论文阐明了超声测距的基本原理及超声传感器的特性，并在超声测距原理的基础上,指出了体系的整体构成，以蜂鸣器报警作为特别提示，具有很强的实用性。
关键词超声波；防撞；传感器；报警器；控制系统关键词：倒车雷达超声波单片机SPCE061AABSTRACT The back-draft back sight is not good always puzzles the pilot, specially novice's difficult problem.The back-draft radar can or a more direct-viewing form informs around the pilot by the sound the obstacle situation, helps the pilot to clean the field of vision dead angle and the elimination line of sight fuzzy flaw, enhances driving the security.This article introduced one kind in detail based on AT89C51 monolithic integrated circuit ultrasonic wave pulse range finder back-draft proximity wamer design. This design take the ultrasonic wave in the air the propagation velocity as the determination condition, the use ultrasonic wave reflection, the survey distance.The paper has outlined the supersonic range finder basic principle and the supersonic sensor characteristic, and in the supersonic range finder principle foundation, proposed the system overall constitution, reports to the police by the buzzer took the warning reminder, has the strong usability.KEY WORDS Ultrasonic; anti-collision; sensor; alarm; control system目录1 前言1.1 国内外发展的概况以及存在的问题 .............................. 错误！未定义书签。
图2超声波发射电路
波频率38kHz与测距的超声波频率40kHz较为接近，所
以可以利用它制作超声波检测接收电路。
CX20106接收超
声波具有很高的灵敏度和较强的抗干扰能力。
为了改变接
收电路的灵敏度和抗干扰能力，可以调整电容C，当无信
号时，输出高电平，当接收到回波信号后跳变为低电平。
图3超声波接受电路
2.3数码显示模块
超声波是机械波的一种是通过机械产生的声波，当他在空气中传播的时候，会受到空气温度和环境的影响，当
我们需要其进行精确测量的时候，就需要在系统中安装温
度模块来对当时的声波速度进行校正，来达到精确的目图1超声波测距报警系统原理图
图5超声波测距报警系统程序流程图
图4超声波报警电路
系统软件件设计
软件控制系统是系统的重要组成部分，本次雷达系
统选择运用C语言程序进行系统编写。
在本次设计的雷。
超声波车距报警器——程序设计作者：00000000 李XX 指导老师：刘XX 高级讲师1 前言1.1概述超声波是指超过人的听觉范围以上(16KHZ)的声波。
近二、三十年,特别是近十年来，由于电子技术及压电陶瓷材料的发展，使超声检测技术得到了迅速的发展。
超声技术是一门以物理、电子、机械、及材料学为基础的通用技术之一。
超声技术是通过超声波产生、传播及接收的物理过程而完成的。
超声波具有聚束、定向及反射、透射等特性。
超声检测技术是利用超声波在媒质中的传播特性（声速、衰减、反射、声阻抗等）来实现对非声学量（如密度、浓度、强度、弹性、硬度、粘度、温度、流速、流量、液位、厚度、缺陷等）的测定。
它的基本原理是基于超声波在介质中传播时遇到不同的界面，将产生反射，折射，绕射，衰减等现象，从而使传播的声时，振幅，波形，频率等发生相应变化，测定这些规律的变化，便可得到材料的某些性质与内部构造情况。
与传统超声技术完全不同，新的超声技术具有以下特点：在不破坏媒质特性的情况下实现非接触性测量，环境适应能力强，可实现在线测量。
1.2超声波测距特性1.2.1 超声波用于距离测量的优势由于超声波频率较高，沿直线传播，绕射小，穿透力强，指向性强，传输过程中衰减少，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，遇到杂质或分界面时会产生反射波，因而超声波经常用于距离的测量。
超声波有两个特点，一个是能量大，一个是沿直线传播，它的应用就是按照这两个特点展开的。
超声波与一般声波比较，它的振动频率高，而且波长短，因而具有束射特性，方向性强，可以定向传播，其能量远远大于振幅相同的一般声波，并且具有很高的穿透能力。
超声波在均匀介质中按直线方向传播，但到达界面或者遇到另一种介质时，也像光波一样产生反射和折射，并且服从几何光学的反射、折射定律。
超声波在反射、折射过程中，其能量及波型都将发生变化。
理论研究表明，在振幅相同的情况下，一个物体振动的能量跟振动频率的二次方成正比。
超声波在介质中传播时，介质质点振动的频率很高，因而能量很大。
1.2.2 超声波测距仪一些传统的距离测量方式在某些特殊场合存在不可克服的缺陷。
例如，液面测量就是一种距离测量，传统的电极法是采用差位分布电极，通过给电或脉冲检测液面，电极长期浸泡于水中或其它液体中，极易被腐蚀电解，失去灵敏性利用超声波测量距离可以解决这些问题，因此超声波测量技术在工业控制勘测，机器人定位和安全防范等领域得到了广泛应用。
利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在移动机器人的研制上也得到了广泛的应用。
为了使移动机器人能自动避障行走，就必须装备测距系统，以使其及时获取距障碍物的距离信息（距离和方向）。
超声波测距仪广泛应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控，也可用于如联合收获机割台割幅、液位、井深、管道长度等的实时测量场合，也可用于使移动机器人能自动避障行走。
要求测量范围在0.10～6.00 m，测量精度1mm，测量时与被测物体无自接接触，能够清晰稳定地显示测量结果。
1.3设计要求1.3.1 内容及任务熟悉掌握单片机与传感器的相关知识。
具备基本的模块电路设计能力，例如：温度检测电路，超声波发射及控制电路，超声波接受及信号处理电路，显示电路，以及RS—232通信接口等等。
具备宏观设计硬件能力,利用所掌握的语言(汇编或C语言)实现软件设计，要求硬件布局合理,软件设计精练。
１.熟悉单片机与传感器相关知识２.设计出相关电路模块的硬件３.超声波测距仪的软件设计1.3.2 拟达到的要求或技术指标（1）测量距离范围要求为<6M（2）精度要求优于1%（3）进行温度补偿（4）显示方式为数码管显示（5）具有RS-232通信功能，便于扩展2 总体设计2.1方案的选择2.1.1传感器的选择●方案一磁致式传感器：按结构方式不同，磁致式传感器可分为动圈式和磁阻式。
磁致式超声波传感器主要由铁磁材料和线圈组成。
超声波的发射原理是:把铁磁材料置于交变磁场中，产生机械振动，发射出超声波。
其接收原理是:当超声波作用在磁致材料上时，使磁致材料振动，引起内部磁场变化，根据电磁感应原理，使线圈产生相应的感应电势输出。
但由于受外界温度、压力、电磁场的影响及自身结构的限制，在实际操作中产生了各种误差。
●方案二压电式传感器：压电式传感器的原理是基于某些晶体材料的压电效应，目前广泛使用的压电材料有石英和磷酸二氢胺等，当这些晶体受压力作用发生机械变形时，在其相对的两个侧面上产生异性电荷，这种现象称为“压电效应”。
磷酸二氢胺属于人造晶体，能够承受高温和相当高的湿度，所以已经得到了广泛的应用。
室外用途的超声波传感器必须具有良好的密封性，以便防止露水、雨水和灰尘的侵入。
压电陶瓷被固定在金属盒体的顶部内侧。
底座固定在盒体的开口端，并且使用树脂进行覆盖。
工作频率就是压电芯片的共振频率。
当加到它两端的交流电压的频率和芯片的共振频率相等时，输出的能量最大，灵敏度也最高。
误差产生小。
综合上面所叙，系统的设计中选择用压电式超声波传感器。
2.1.2单片机的选择单片机是微电子技术与计算机技术的结晶，单片微型计算机是随着超大规模集成电路技术的发展而诞生的，由于它具有体积小、功能强、性价比高等特点，所以广泛应用于电子仪表、家用电器、节能装置、军事装置、机器人、工业控制等诸多领域，使产品小型化、智能化，既提高了产品的功能和质量，又降低了成本，简化了设计。
单片机现在成为集成电路大家族的重要成员。
单片机技术正日臻完善，国内外的单片机热更是经久不衰。
单片机不仅用于智能仪器，电器设备，数据采集，自动控制及国防工业等技术领域，而且进入亿万家庭。
目前，单片机正朝着兼容性，单片系统化，多功能和低功耗的方向发展。
51系列单片机引脚与封装如图2.1所示。
图2.1 51系列单片机封装图5l系列单片机中典型芯片(AT89C51)采用40引脚双列直插封装(DIP)形式，内部由CPU，4kB的ROM，256 B的RAM，2个16b的定时／计数器TO和T1，4个8 b的I／O端：IP0，P1，P2，P3，一个全双功串行通信口等组成。
特别是该系列单片机片内的Flash可编程、可擦除只读存储器(E~PROM)，使其在实际中有着十分广泛的用途，在便携式、省电及特殊信息保存的仪器和系统中更为有用。
5l系列单片机提供以下功能：4 kB存储器；256 BRAM；32条I／O 线；2个16b定时／计数器；5个2级中断源；1个全双向的串行口以及时钟电路。
空闲方式：CPU停止工作，而让RAM、定时／计数器、串行口和中断系统继续工作。
掉电方式：保存RAM的内容，振荡器停振，禁止芯片所有的其它功能直到下一次硬件复位。
5l系列单片机为许多控制提供了高度灵活和低成本的解决办法。
充分利用他的片内资源，即可在较少外围电路的情况下构成功能完善的超声波测距系统。
所以，单片机选用AT89C51。
2.2 超声波测距的原理超声波检测通过超声量的测量来进行，其中声速超声量在工业的超声波测量中应用较广。
在声速C已测知的媒介中，利用声波传播距离L 和传播时间t的关系式L=Ct,就可测得距离。
这是超声波测量位移的基本关系式。
实际中，测量位移采用的是脉冲回波法，先激励超声波探头发射超声波，超声波遇到被测物后反射回来即所说的回波，于是探头接收回波，记录下从超声波发射到接收的时间t，由于从发射到接收，超声波所走路程为超声波探头到被测物表面位移的两倍，因此，可以计算出超声波探头到被测物的位移L=Ct/2。
C为声速。
可以看出，测量位移的关键是要准确的测量处出时间T。
在超声波发射器两端输入10个40KHz脉冲串，脉冲电信号经过超声波内部振子，振荡出机械波，通过空气，介质，传播到被测面，由被测面反射，被超声波接受器接收。
在超声波接收器两端信号是毫伏级别的正弦波信号，超声波经气体介质转播到接收器的时间，即往返时间，往返时间与气体介质中的声速相乘，就是声波传输的距离。
而所测距离为声波传输距离的一半，其关系式如公式2.1所示：L=1/2 Ct （2.1）式中：L为待测距离;C为超声波的声速;t为往返时间。
采用微处理器脉冲计数的方法，可以精确的测出t的值。
假设微处理器的机器周期为T，则t=N×T，则探测距离如公式2.2所示：L=1/2Ct=1/2CNT （2.2）2.3总体设计框图超声波测距系统由超声波发射，回波信号接收，计时测量，数据处理与智能算法，显示报警等功能模块构成。
单片机采用89C51，微处理器控制发出超声波信号，经功率放大推动超声波发射器发射出去。
超声波接收器将接收到的反射超声波送到放大器进行放大，然后用锁相环电路进行检波，总设计框图如下：图2.2 超声波测距系统原理框图整个系统由微处理器控制，超声波信号在空气中传播至障碍物后发生反射，反射的回波经空气传播给超声波接收换能器并转换成电信号，经滤波，放大，整形后，输入到微处理器的外部中断INTO处产生中断，计数器停止计数，此时计数器记得的脉冲数N，即为对应的需要测量时间，由N可通过公式求出间距L。
L=1/2Ct=1/2CNT （2.3）由于串行通信方式具有使用线路少、成本低，特别是在远程传输时，避免了多条线路特性的不一致而被广泛采用。
所以，在本系统的设计中加入了RS232接口。
RS-232接口是目前最常用的一种串行通信接口。
它采用全双工工作方式，一条发射，一条接收，一条地线。
允许一对双绞线上一个发送器驱动多个负载设备，但由于通信距离受驱动器允许的电容负载限制，而且存在共地噪声和不能抑制的共模干扰问题，所以一般用于小于15M的通信距离。
在本系统中正好适用。
RS-232用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。
许多工业现场控制系统中一般都采用该总线标准进行数据传输。
在数据输入后，通过转换可以输出多种数据。
3 软体设计3.1显示子程序根据系统要求，显示部分要有4个LED指示灯。
从P0口输出段码，段码用74LS64驱动。
本电路的显示方式属于动态方式，在这种动态显示方式中，共享一个74LS64驱动器，实现动态显示的目的。
程序和流程图如下：图3.1 显示子程序SHOWLED:MOV R0,4FH ;指向当前要显示的信息的地址MOV R2,#10HLEDLOOP:MOV A,@R0ACALL CHANGEMOV R4,A ;要显示的数字保存到R4MOV A,4FHCJNE A,#48H,SHOWNUMSHOW INFORMATION ;显示信息时，不合成小数点AJMP NOTDOPSHOWNUM:CJNE R2,#00100000B,NOTDOPMOV A,R4ANL A,#07FHMOV R4,ANOTDOP:MOV A,R4MOV LEDCHOICEPORT,R2MOV LEDDATAPORT,AMOV A,R2RL AMOV R2,AINC R0ACALL DELAYCJNE R2,#01H,LEDLOOPMOV LEDCHOICEPORT,#00H ;关闭所有的LEDRETEND SHOWLEDDELAY: ;延时子程序MOV R6,#38DELAYLOOP:MOV P3,#0FFHMOV A,P3CJNE A,#0FFH,DELAYRETDJNZ R6,DELAYLOOPDELAYRET: ；是否接收下个回波RETEND DELAY3.2外部中断子程序MEASURELEN: ;参数R0:#0FFH,测量出错; #0FHJNB CANCEL,CANMEASURELEN 有效测量信息CLR CANCELRETCANMEASURELEN:MOV 1EH,#00H ;清标志位CALL SETTIMELOOP1:CJNE R0,#0FFH,NOTFLOW;溢出处理,使LED显示ERROCALL SHOWERRORETNOTFLOW:CJNE R0,#0FH,LOOP1 ;还未接受到INT1的有效终止信号SJMP L ;反馈信号正常MOV A,TL1MOV B,#HALFSPEEDMUL ABMOV R7,AMOV R6,BMOV A,TH1MOV B,#HALFSPEEDMUL ABADD A,R6MOV R6,AMOV A,BADDC A,#00HMOV R5,AMOV R4,#00HMOV 1EH,#02HCALL CUTFIGUREMOV P3,#0FFHRETEND MEASURELEN图3.2外部中断流程3.3测量距离子程序测量距离有效时:返回一个浮点形的四位数字。
