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目录1、课题设计的目的和意义 (3)2、课题要求 (3)2.1、基本功能要求 (3)2.2、提高要求 (4)3、重要器件功能介绍 (4)3.1、CX20106A红外线发射接收专用芯片 (4)3.2、AT89C51系列单片机的功能特点 (5)3.3、ISD1700优质语音录放电路 (6)4、超声波测距原理 (8)4．1、超声波测距原理图 (8)4.2、超声波测距的基本原理 (9)5、硬件系统设计 (10)5.1、超声波发射单元 (10)5.2、超声波接收单元 (11)5.3、显示单元 (11)5.4、语音单元 (12)5.5、硬件设计中遇到的难题： (12)6、系统软件设计 (14)7、调试与分析 (15)7.1调试 (15)7.2误差分析 (15)8、总结 (16)9、附件 (17)9.1、总电路 (17)9.2、主要程序 (18)10、参考文献 (22)1课题设计的目的及意义随着科学技术的快速发展，超声波在测距仪中的应用越来越广，但就目前技术水平而言，人们可以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，超声波测距作为一种新型的非常重要有用的工具在各方面都有很大的发展空间，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。
如声纳的发展趋势：研究具体的高定位精度的被动测距声纳，以满足军事和渔业等的发展需求，实现远程的被动探测和识别。
毋庸置疑，未来的超声波测距仪将与自动化智能化接轨，与其他的测距仪集成和融合，形成多测距仪。
超声波测距在某些场合有着显著的优点，因为这种方法是利用计算超声波在被测物体和超声波探头之间的传输来测量距离的，因此它是一种非接触式的测量，所以他就能够在某些场合或环境比较恶劣的环境下使用。
比如测有毒或者有腐蚀性化学物质的液面高度或者高速公路上快速行驶汽车之间的距离。
随着测距仪的技术进步，测距仪将从具有单纯判断功能发展到具有学习功能，最注重发展到具有创造力。
超声波测距仪实训报告一、实训目的本次实训的目的是通过设计和制作超声波测距仪，深入了解超声波测距的原理和应用，掌握相关的电子电路设计、焊接、调试和编程技能，提高实际动手能力和问题解决能力。
二、实训原理超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度和往返时间来计算距离。
超声波发生器发射出一定频率的超声波，当遇到障碍物时会反射回来，被超声波接收器接收。
通过测量发射和接收的时间差，再根据超声波在空气中的传播速度（约 340 米/秒），就可以计算出障碍物与测距仪之间的距离。
计算公式为：距离＝（传播速度 ×时间差）／ 2三、实训设备和材料1、超声波传感器模块（HCSR04）2、单片机开发板（如 STM32、Arduino 等）3、面包板、杜邦线4、电阻、电容等电子元件5、示波器、万用表6、电脑及编程软件四、实训步骤1、硬件电路设计将超声波传感器模块与单片机开发板连接，根据模块的引脚定义和开发板的接口，使用杜邦线进行连接。
连接电源和地，确保电路的供电正常。
2、软件编程选择相应的编程环境，如 Arduino IDE 或 Keil 等。
编写控制程序，实现超声波的发射和接收，并计算距离。
通过串口将测量的距离数据发送到电脑上进行显示。
3、电路焊接与调试如果需要制作永久性的电路，可以将元器件焊接在电路板上。
使用示波器和万用表检查电路的工作状态，确保信号的正常传输。
4、系统测试将制作好的超声波测距仪放置在不同的距离处，测量并记录数据。
分析测量结果的准确性和稳定性，对系统进行优化和改进。
五、遇到的问题及解决方法1、信号干扰在实际测量中，发现测量结果有时会出现较大的误差，经过检查发现是由于周围环境中的电磁干扰导致的。
解决方法是增加滤波电容，提高电路的抗干扰能力。
2、测量范围有限超声波测距仪的测量范围受到传感器性能和环境因素的影响。
为了扩大测量范围，尝试调整发射功率和接收灵敏度，但效果不明显。
最终通过更换性能更好的超声波传感器模块解决了问题。
超声波测距系统实物设计报告一.设计要求1.测量距离不小于0.3米,数字显示清晰,无数字叠加,动态显示测量结果,更新时间约为0.5秒左右。
2.测量精度优于0.1米,显示精度0.01米。
3.距离小于0.3米时,蜂鸣器发出”嘀嘀”报警。
4.测量距离超过1.0米时,指示灯显示超量程。
二.系统设计思路1.原理框图2.系统组成模块（一）（一）40KHZ 40KHZ 方波产生电路1、分析：利用555定时器组成的多谐振荡器作为时钟信号的产生电路，通过理论计算加上微调电阻和电容的值，得到所需频率的矩形波，当R2远大于R1时，矩形波的占空比接近50%50%，可近似为方波。
，可近似为方波。
超声波振荡器控制门超声波放大器闸门CP 信号（2Hz ）计数开启清零计数超声波放大滤波正弦波前沿检测超声波接收器超量程灯光显示小于0.3米蜂鸣报计数显示电路反射物超声波发射器17KHzCP 2、单元电路如下图；3、参数计算：4、仿真结果：（二）（二）2Hz 2Hz 时钟信号发生电路：时钟信号发生电路：1、分析：利用555定时器组成的多谐振荡器作为时钟信号的产生电路，定时器组成的多谐振荡器作为时钟信号的产生电路，通过通过理论计算加上调整电阻和电容的值，得到所需频率的矩形波。
其中占空比在70%70%以上。
以上。
以上。
2、单元电路如下所示：参数计算：R1=710K 欧，R2=375欧，C1=1微F （三）17kHz 时钟信号发生电路：时钟信号发生电路：1、分析：利用555定时器组成的多谐振荡器作为时钟信号的产生电路，定时器组成的多谐振荡器作为时钟信号的产生电路，通过通过理论计算加上调整电阻和电容的值，得到所需频率的矩形波。
理论计算加上调整电阻和电容的值，得到所需频率的矩形波。
2、单元电路如下所示：3、参数计算：R1=1K 欧，R2=395欧，C5=47nf ；4、仿真5、功能：数字显示的测量结果要求动态更新时间约0.5秒左右，所以要求一个频率约2Hz 的时钟信号来控制刷新数据，保证结果显示稳定不闪烁。
超声波测距实验报告超声波测距实验报告引言：超声波测距是一种常见的测量技术，广泛应用于工业、医学和科学研究领域。
通过发射超声波并测量其返回时间，我们可以计算出被测物体与传感器之间的距离。
本实验旨在探究超声波测距的原理和应用，并通过实际操作验证其可靠性和准确性。
实验步骤：1. 实验器材准备：超声波传感器、数字示波器、计算机等。
2. 连接电路：将超声波传感器与数字示波器和计算机相连。
3. 设置参数：根据实验要求，设置传感器的工作频率和测量范围。
4. 发射超声波：通过控制电路，使传感器发射超声波信号。
5. 接收信号：传感器接收到返回的超声波信号，并将其转换为电信号。
6. 数据处理：将接收到的信号传输到计算机，并使用相应的软件进行数据处理和分析。
7. 计算距离：根据超声波的传播速度和返回时间，计算被测物体与传感器之间的距离。
实验结果：经过多次实验，我们得到了一系列距离数据，并进行了统计和分析。
结果表明，超声波测距的准确性较高，误差在合理范围内。
同时，我们还观察到在不同环境条件下，超声波的传播和测量结果可能会受到一定的影响。
例如，声波在空气中的传播速度与温度和湿度有关，因此在不同的环境下，需要进行相应的修正。
实验讨论：超声波测距技术在许多领域中都有广泛应用。
在工业领域，它可以用于测量物体的距离、检测障碍物并进行避障等。
在医学领域，超声波测距被应用于超声诊断、医学成像等。
此外，超声波测距还可以用于地震勘探、水下探测等科学研究领域。
然而，超声波测距也存在一些局限性。
首先，超声波在传播过程中会受到物体的吸收、散射和衍射等影响，从而导致信号衰减和失真。
其次，超声波的传播速度与介质的性质和温度有关，因此在不同的介质中，需要进行相应的修正和校准。
此外，超声波测距还受到传感器的分辨率和灵敏度等因素的限制，影响了其测量的精确度。
结论：通过本次实验，我们深入了解了超声波测距的原理和应用。
实验结果表明，超声波测距是一种准确可靠的测量技术，具有广泛的应用前景。
学生用-生产实习-单片机超声波测距指导书————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：单片机超声波测距设计指导书郑洪庆编电子与电气工程系2013—9目录1 设计任务与要求 (1)1.1 设计项目 (1)1。
2 设计任务 (1)1。
3 性能指标 (1)2 设计教学内容 (1)3 提交成果形式 (2)4 设计组织形式 (2)5 设计步骤和要点 (2)5。
1 电路原理图设计（一周） (2)5.2 电路板焊接（一周) (2)5。
3 程序设计与调试（一周） (4)6 设计报告要求 (4)7 考核及评分标准 (4)附1 超声波传感器工作原理 (5)附2 单片机最小系统设计 (7)附3 KEILC软件的应用 (9)附4 程序设计............................................................................... 错误!未定义书签。
基于单片机的超声波测距仪的设计1 设计任务与要求1。
1 设计项目基于单片机的超声波测距仪的设计1.2 设计任务本设计采用超声波传感器，以单片机为核心，实现非接触式距离智能距离测量。
显示模块是一个的数码显示；测量结果的显示用到三位数字段码，格式为X 点XX 米.采用AT89S52单片机作处理器，工作电源：AC6V及电脑USB口两种供电方式供电；超声波测距范围：40cm～550cm（盲区40cm）,测量结果由三位数码管直接显示出来，当测量超过上限值收不到回波时显示“CCC”，测量低于下限值40cm时显示“—-—”。
模块上设有一输出端口,用于输出报警信号，当测量结果小于设定的报警值时继电器吸合.报警值可通过板上的两个按键开关K1，K2设定，设定值范围40cm～550cm（与测量上限值相配）.1.3 性能指标（1）具有反射式超声波测距功能，测距范围：40cm到550cm；（2）误差：1%;(3）距离显示：用三位LED数码管进行显示(单位是CM)。
电子信息系统综合设计报告、~超声波测距仪&！{"目录摘要 (3)第一章绪论 (3)）设计要求 (3)理论基础 (3)系统概述 (4)第二章方案论证 (4)系统控制模块 (5)|距离测量模块 (5)温度测量模块 (5)实时显示模块 (5)蜂鸣报警模块 (6)第三章硬件电路设计 (6)*超声波收发电路 (6)温度测量电路 (7)显示电路 (8)蜂鸣器报警电路 (9)第四章软件设计 (10)】第五章调试过程中遇到的问题及解决 (11)画PCB及制作 (11)焊接问题及解决 (11)软件调试 (11)实验总结 (12))附件 (13)元器件清单 (13)HC-SR04超声波测距模块说明书 (14)电路原理图 (16)PCB图 (16)（程序 (17)摘要—该系统是一个以单片机技术为核心,实现实时测量并显示距离的超声波测距系统。
系统主要由超声波收发模块、温度补偿电路、LED显示电路、CPU处理电路、蜂鸣器报警电路等5部分组成。
系统测量距离的原理是先通过单片机发出40KHz 方波串，然后检测超声波接收端是否接收到遇到障碍物反射的回波，同时测温装置检测环境温度。
单片机利用收到回波所用的时间和温度补偿得到的声速计算出距离，显示当前距离与温度，按照不同阈值进行蜂鸣报警。
由于超声波检测具有迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制的特点，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在生产生活中得到广泛的应用，例如超声波探伤、液位测量、汽车倒车雷达等。
关键词：超声波测距温度测量单片机 LED数码管显示蜂鸣报警第一章绪论1.1设计要求设计一个超声波测距仪，实现以下功能：(1)$(2)测量距离要求不低于2米；(3)测量精度±1cm；（3）超限蜂鸣器或语音报警。
1.2理论基础一、超声波传感器基础知识"超声波传感器是利用晶体的压电效应和电致伸缩效应，将机械能与电能相互转换，并利用波的特性，实现对各种参量的测量。
如何DIY一个属于你的超声波测距传感器一：硬件设计下一篇：基于嵌入之梦工作室的宗旨——为学习单片机的大学生服务，将设计和制作的细节与大家分享，希望能有助于读者做出属于你自己的超声波传感器，也让和我有类似想法的人不至于再次失望于网络。
二、需求分析能在测距范围上弥补 GP2D12 的不足，将距离延伸到⌝ 80cm以外；可以提供给大学生和爱好者⌝ DIY，具有学习功能；方便自己随时修改程序，使学习的作用得以充分发挥；⌝成品具有一定的使用价值，可方便的应用于小车等需要测距的装置上。
⌝三、概要设计总体设计参照 SensComp公司（图1 工作原理框图框图中，单片机为核心控制部分，根据设定的工作方式，产生40kHz方波，经过驱动电路驱动超声波发生器发出一簇信号。
单片机此时开始计时。
接收回路为谐振回路，将收到的微弱回波信号检出，送信号放大电路放大，收到产生脉冲输出送单片机中断端，单片机收到中断信号后停止计时，计算出距离值，保存等待读出或直接经UART送出。
接收过程中，单片机定时控制放大电路的增益，逐渐提高，以适应距离越远越弱的回波信号。
核心器件为STC12LE4052、TL852、16mm超声波收、发器。
采用5V供电，因为5V是最常见的工作电压，便于日后将传感器应用于装置中。
为了减小干扰，选用了3.3V供电的单片机，使用目前常用的1117-3.3三端稳压器将5V降到3.3V，减小电源扰动的影响，增加可靠性。
下面分步介绍各个部分的电路原理。
首先是超声波发射部分。
图2 超声波发射驱动电路图中，Send_Ctrl、Cut_Off端由STC12LE4052控制。
此单片机的I/O口可设置为推挽输出模式（这是经典51不具备的），拉电流、灌电流均可达20mA，保证了D882有足够的驱动能力和快速的通断性能。
变压器的次级电感与发射器（发射器为容性，一般为2400p左右）构成谐振回路，好处是提高了发射效率，但副作用是发射后的余波时间较长，导致近距离的回波被淹没。
目录1前言 (1)1.1课题设计目的及意义 (1)1.1.1设计的目的 (1)1.1.2设计的意义 (1)1.2超声波测距技术的国内外现状 (1)1.2.1发展历史 (1)1.2.2研究现状 (2)1.3本课题研究的主要内容 (2)2总体方案设计 (4)2.1方案比较 (4)2.1.1方案一雷达测距系统 (4)2.1.2方案二激光测距系统的设计 (4)2.1.3方案三基于单片机的超声测距系统设计 (5)2.2方案论证 (7)2.3方案选择 (7)3单元模块设计 (8)3.1各单元模块功能介绍及电路设计 (8)3.1.1 单片机主机控制电路 (8)3.1.2 复位电路 (9)3.1.3 时钟电路 (10)3.1.4 按键电路 (10)3.1.5 蜂鸣器电路 (11)3.1.6 液晶显示电路 (11)3.1.7 温度采集DS18B20电路 (13)3.1.8 超声波发射电路设计 (14)3.1.9 超声波接收电路设计 (14)3.1.10 HR-SR04超声波集成模块 (15)3.1.11电源电路 (16)3.2 特殊器件的介绍 (17)3.2.1 超声波传感器 (17)3.2.2 1602字符型液晶显示器 (19)3.2.3 温度传感器DS18B20 (23)3.2.4 CX20106A芯片 (24)4软件设计 (26)4.1说明软件设计原理及设计所用工具 (26)4.2软件设计结构图 (27)4.3主要软件设计流程框图 (28)4.3.1程序流程框图及说明 (28)4.3.2 系统主程序 (29)4.3.3 40KHz超声波发送程序 (30)4.3.4 超声波的接受和处理程序 (30)4.3.5 DS18B20温度采集程序 (30)4.3.6 距离计算程序 (31)4.3.7 数据转换程序 (32)4.3.8 LCD显示程序 (32)5系统调试 (33)5.1软件调试 (33)5.2硬件调试 (35)6结论 (38)7总结与体会 (39)8谢辞 (40)9参考文献 (41)附录： (42)附录1：原理图 (42)附录2： (43)1前言1.1课题设计目的及意义1.1.1设计的目的随着科学技术越来越快的发展，超声波在测距系统中的应用将会越来越广泛。
#include <r eg52.h>//8052内核单片机
#include <intrins.h>//调用_nop_()单周期延时
unsigned char L ED_SEG[]={0x88,0xBE,0xC4,0x94,0xB2,0x91,0x81,0xBC,0x80,0x90,0xF7,0 xff};
unsigned char D1,D2,D3,D4;//数码管显示变量
unsigned long j u_li;//距离变量
unsigned int s hi_cha,haomi;//时差,以毫米为单位的长度
unsigned char x un_huan_ci_shu;//记录主循环循环的次数
unsigned char sqys,sdbxgs;//死区延时,设定波形输出个数
sbit huibo=P1^7;//接收电路的回波信号
sbit k ey1=P2^0;//调整死区时间
sbit k ey2=P2^1;//调整波形个数
void C SB_SC(unsigned char geshu)//超声波输出子程序,传递参数:超声波个数
{//子程序开始
P1=P1&0XFE;//准备输出
do//do-while循环
{//循环开始
P1=P1^0X03;//P1.0和P1.1取反
_nop_();_nop_();_nop_();//3µS延时
_nop_();_nop_();_nop_();//3µS延时
_nop_();_nop_();_nop_();//3µS延时
_nop_();_nop_();//2µS延时,连同取反2µS共13µS
P1=P1^0X03;//P1.0和P1.1取反
_nop_();_nop_();_nop_();//3µS延时
_nop_();_nop_();_nop_();//3µS延时
_nop_();_nop_();//2µS延时
}while(--geshu);//循环结束,跳转回开始需要2µS,共12µS
P1=P1|0X03;//结束输出
}//子程序结束
void y an_shi(unsigned int shuju)//延时,地球人都知道
{//延时开始
while(--shuju);//延时主体,不断减1,耗时
}//延时结束
void chushihua(void)//初始化子程序
{//开始
TMOD=0x01;//定时器0工作于16位模式(0-65535)
sqys=200;//死区延时开机设定为200
sdbxgs=20;//初始化时设定每次发送20个周期波形
}//结束
void c e_ju(void)//测距主程序(科技含量在这)
{//开始
T H0=0X00;//定时器计数清零(高八位)
T L0=0X00;//定时器计数清零(低八位)
T F0=0;//清溢出标志
T R0=1;//启动定时器开始计时
C SB_SC(sdbxgs);//立即按传来的参数输出超声波
y an_shi(sqys);//延时一段时间,防止发射波干扰
while(huibo && (T F0==0));//等待回波信号及溢出信号
//即如果没有收到回波就一直等待下去
//但也不能死等,等待超过65535µS后仍然没有回波就放弃T R0=0;//收到回波或超时,停止定时器,冻结定时器的值
if(T F0)//判断是否超时(定时器是否溢出)
{//如果条件成立(确实超过65535µS未收到回波)
D1=D2=D3=D4=10;//超时未收到回波,显示"----"
}//成立时处理完毕
else//未超时并收到回波
{//未超时,确实在发出超声波65535µS内收到回波
s hi_cha=T H0*256+T L0;//从定时器中取出计时值,即往返时差
j u_li=170L*s hi_cha;//距离=声速×往返时间÷2,即距离=170×往返时差
//得到的距离单位是µM，因为定时器计得的时间为微秒haomi=j u_li/1000;//把得到的距离除以1000,得到以毫米为单位的长度数据D1=haomi/1000;//除以1000,得到米
D2=haomi%1000/100;//模1000,剩下几百几百的数,除以100,得到分米
D3=haomi%100/10;//模100,剩下几十几十的数,除以10,得到厘米
D4=haomi%10;//直接模10,剩下几的数,得到毫米
}//未超时处理完毕
}//测距子程序处理完毕
void L ED_SCAN(void)//数码管扫描子程序
{//扫描程序开始
P2=P2|0XF0;//通过或操作将P2高四位置1,关闭数码管①
P0=L ED_SEG[D2];//输出段码在P0口②
P2=P2&0xBF;//通过与的方式将P2.6变成低电平,打开D1③
y an_shi(500);//延时一段时间④
P2=P2|0XF0;//同①
P0=L ED_SEG[D3];//同②
P2=P2&0xDF;//类似③
y an_shi(500);//同④
P2=P2|0XF0;//同①
P0=L ED_SEG[D4];//同②
P2=P2&0xEF;//类似③
y an_shi(500);//同④
P2=P2|0XF0;//同①
P0=0X7F&L ED_SEG[D1];//同②,但还要跟0X7F进行与运算,将小数点位变0 P2=P2&0x7F;//类似③
y an_shi(500);//同④
}//扫描程序结束
void main(void)//主程序
{//主程序开始
chushihua();//初始化,设置定时器工作模式
while(1)//主循环
{//主循环开始
L ED_SCAN();//扫描数码管
x un_huan_ci_shu++;//主循环每循环一次,变量加一
if(x un_huan_ci_shu>=5)//每循环5次,就进行一次测距,控制测距间隔时间 {//已达5次主循环
P2=P2|0XF0;//关闭数码管,避免某个数码管长时间被点亮
ce_ju();//调用测距子程序进行测距
xun_huan_ci_shu=0;//循环计数变量清零
}//测距间隔时间控制处理完毕
if(!k ey1)//死区延时按钮被按下
{//按键处理开始
sqys=sqys+5;//死区延时增加
if(sqys>250){sqys=0;}//越界检测并抓回
D1=11;//关闭第一个数码管
D2=sqys/100;//获得百位
D3=sqys%100/10;//获得十位
D4=sqys%10;//获得各位
while(!k ey1)//按键是否持续按下
{//循环开始,等待按键松开
L ED_SCAN();//如果没有松开,扫描数码管,显示死区延时
}//循环尾
}//按键处理结束,按键已松开
if(!k ey2)//波形个数按钮被按下
{//按键处理开始
sdbxgs=sdbxgs+1;//输出波形数量增加
if(sdbxgs>100){sdbxgs=0;}//越界检测并抓回
D1=11;//关闭第一个数码管
D2=sdbxgs/100;//获得百位
D3=sdbxgs%100/10;//获得十位
D4=sdbxgs%10;//获得各位
while(!k ey2)//按键是否持续按下
{//循环开始,等待按键松开
L ED_SCAN();//如果没有松开,扫描数码管,显示发波个数
}//循环尾
}//按键处理结束,按键已松开
}//主循环结束
}//主程序结束。
