基于单片机的超声波测距系统的毕业设计

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STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计一、本文概述超声波测距技术因其非接触、高精度、实时性强等特点，在机器人导航、车辆避障、工业测量等领域得到了广泛应用。

STM32单片机作为一种高性能、低功耗的嵌入式系统核心，为超声波测距系统的设计提供了强大的硬件支持。

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，以满足不同应用场景的需求。

二、超声波测距原理本部分将介绍超声波测距的基本原理，包括超声波的产生、传播、接收以及距离的计算方法。

同时，分析影响超声波测距精度的主要因素，为后续系统设计提供理论基础。

三、系统硬件设计3、1在设计基于STM32单片机的高精度超声波测距系统时，我们遵循了“精确测量、稳定传输、易于扩展”的总体设计思路。

我们选用了STM32系列单片机作为系统的核心控制器，利用其强大的处理能力和丰富的外设接口，实现了对超声波发射和接收的精确控制。

在具体设计中，我们采用了回波测距法，即发射超声波并检测其回波，通过测量发射与接收之间的时间差来计算距离。

这种方法对硬件的精度和稳定性要求很高，因此我们选用了高精度的超声波传感器和计时器，以确保测量结果的准确性。

我们还考虑到了系统的可扩展性。

通过STM32的串口通信功能，我们可以将测量数据上传至计算机或其他设备进行分析和处理，为后续的应用开发提供了便利。

我们还预留了多个IO接口，以便在需要时添加更多的传感器或功能模块。

本系统的设计思路是在保证精度的前提下，实现稳定、可靠的超声波测距功能，并兼顾系统的可扩展性和易用性。

31、1.1随着物联网、机器人技术和自动化控制的快速发展，精确的距离测量技术在各个领域的应用越来越广泛。

超声波测距技术作为一种非接触式的距离测量方式，因其具有测量精度高、稳定性好、成本相对较低等优点，在工业自动化、智能家居、机器人导航、安防监控等领域得到了广泛应用。

STM32单片机作为一款高性价比、低功耗、高性能的嵌入式微控制器，在智能设备开发中占据重要地位。

基于单片机的超声测距系统设计摘要超声波测距法迅速，方便，计算简单，易于做到实时控制，提过基于单片机的超声测距系统的设计能更加深入地了解单片机的实际应用。

本课题完成整个超声波测距系统设计，包括单片机控制电路，发射电路，接收电路，LCD显示电路和温度补偿电路。

本课题硬件部分设计采用最小系统板和所需的超声波收发电路。

程序由计算机仿真并烧入单片机实际调试，最终实物是一个能在5至200cm范围内准确测量距离的便携式系统，经实际测量误差控制在5%以内。

该系统的设计过程加深了对单片机的理解。

本设计的产品也能在实际生活中有很广泛的应用。

关键词：超声波，测距，补偿，模块DESIGN OF ULTRASONIC RANGINGBASED ON SINGLECHIPABSTRACTUltrasonic ranging is so quick and useful,it can be easy to translationed and be controled on time.We can learn much about singlechip during the design of Ultrasonic ranging base on singlechip.The system is made up by singlechip part,send and receive part,LCD part and temperature detective part.With the helping of smallest system and computer,the product which can detective the distance from 5cm to 200cm comes out.The error is only 0.5%. The system can help you take a good learning about singlechip.On the other hand,the system can be used in many environment by its practicality.Key Words: Ultrasonic,Ranging, temperature detective目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录 .................................................................................................................................................. I II 第1章绪论 (1)1.1课题的背景和意义 (1)1.1.1 课题的背景 (1)1.1.2 课题的意义 (1)1.2超声波测距的发展现状趋势 (2)1.3本课题任务 (2)第2章单片机 (3)2.1单片机原理及应用 (3)2.1.1 单片机原理 (3)2.1.2 单片机的应用 (3)2.2单片机发展前景 (4)2.3单片机程序编译环境 (5)2.3.1 KEIL C51 (5)2.3.2 uVision2集成开发环境 (5)2.3.3 编辑器和调试器 (6)2.3.4 C51编译器 (6)2.3.5 部分代码优化 (7)2.3.6 RTX51实时核模块 (8)2.3.7 测试程序 (8)2.3.8 C51 V7版增强功能介绍 (9)第3章超声波测距原理 (10)3.1超声波原理及应用 (10)3.1.1 超声波原理 (10)3.1.2 超声波应用 (10)3.2超声波测距原理 (11)第4章测距系统构成与误差分析 (13)4.1单片机控制器 (13)4.2传感器 (13)4.2.1 超声波传感器原理与选型 (13)4.2.2 温度传感器选型 (14)4.3LCD显示屏 (15)4.4系统误差 (15)4.4.1 系统误差分析 (15)4.4.2 系统误差补偿 (16)第5章系统设计 (17)5.1系统框图 (17)5.2硬件 (17)5.2.1 发射电路 (17)5.2.2 接收电路 (18)5.3程序流程图 (20)5.4系统实物图 (21)5.5测试及数据分析 (21)第6章总结 (25)参考文献 (26)附录1部分程序 (28)致谢 (39)第1章绪论1.1课题的背景和意义1.1.1课题的背景随着科技的迅猛发展越来越多科技成果被广泛的运用到人们的日常生活当中,给我们的生活带来了诸多方便。

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51单片机的超声波测距系统的毕业设计超声波测距系统是一种常见的非接触式测距技术，通过发送超声波信号并测量信号的回波时间来计算距离。

本文将介绍基于51单片机的超声波测距系统的毕业设计。

首先，我们需要明确设计的目标。

本设计旨在通过51单片机实现一个精确、稳定的超声波测距系统。

具体而言，我们需要实现以下功能：1.发送超声波信号：通过51单片机的IO口控制超声波发射器，发送一定频率和波形的超声波信号。

2.接收回波信号：通过51单片机的IO口连接超声波接收器，接收并放大返回的超声波信号。

3.信号处理：根据回波信号的时间延迟计算出距离，并在显示器上显示出来。

4.稳定性和精确性：设计系统时需考虑测量过程中误差的影响，并通过合适的算法和校准方法提高系统的稳定性和精确性。

接下来，我们需要选择合适的硬件和软件配合51单片机实现上述功能。

硬件方面：1.51单片机：选择一款性能稳定、易于编程的51单片机，如STC89C522.超声波模块：选择一款合适的超声波传感器模块，常见的有HC-SR04、JSN-SR04T等。

模块一般包括发射器和接收器，具有较好的测距性能。

3.显示设备：选择合适的显示设备，如7段LED数码管或LCD显示屏，用于显示测距结果。

软件方面：1.C语言编程：使用C语言编写51单片机的程序，实现超声波测距系统的各项功能。

2.串口通信：通过串口与上位机进行通信，可以对系统进行监控和远程控制。

3.算法设计：选择合适的算法计算超声波回波时间延迟，并根据时间延迟计算距离值。

在设计过程中，我们需要进行以下步骤：1.硬件连接：按照超声波模块的说明书，将模块的发射器和接收器通过杜邦线与51单片机的IO口连接。

2.软件编程：使用C语言编写51单片机的程序，实现超声波模块的控制、信号接收和处理、距离计算等功能。

3.系统测试：进行系统的功能测试和性能测试，验证系统的可靠性和准确性，同时调试系统中出现的问题。

4.系统优化：根据测试结果，对系统进行优化，提高系统的稳定性和精确性。

目录摘要 (1)Abstract (2)第1章绪论 (3)1.1 课题研究的目的与意义 (3)1.2 国内外研究动态 (3)1.3 论文主要内容 (4)第2章系统的总体设计 (5)2.1 设计方案 (5)2.2 系统的硬件选型 (5)2.2.1 单片机选型 (5)2.2.2 超声波传感器选型 (6)2.2.3 超声波接收芯片选型 (6)2.2.4 显示器选型 (7)第3章系统的硬件设计 (8)3.1 基本系统构成 (8)3.1.1 系统电源电路 (9)3.1.2 超声波发射电路 (9)3.1.3 超声波接收电路 (10)3.1.4 晶振电路 (11)3.1.5 复位电路 (11)3.1.6 显示电路 (12)3.1.7 报警电路 (13)3.2 电路原理图 (13)3.3 PCB图 (14)第4章系统的软件设计 (15)4.1 软件keil的简介 (15)4.2 主程序流程 (16)4.3 超声波收发模块程序设计 (16)4.3.1 超声波收发中断子程序 (17)4.3.2 距离测算子程序 (19)4.4 显示模块程序设计 (20)4.4.1 初始化程序 (22)4.4.2 显示程序 (22)4.4.3 延时程序 (23)4.5 现场实测距离显示 (25)第5章结论 (26)5.1 总结 (26)5.2 系统实物图形 (27)5.3 展望 (27)致谢 (28)参考文献 (29)附录 (30)摘要本文阐述了基于51单片机的超声波测距仪的设计过程和运行结果。

AT89C51单片机控制定时器产生方波脉冲，同时计时器T1开始计时。

发出的超声波在空气中传播，而后遇到障碍物体的表面时超声波折返，超声波接收模块接收返回的超声波信号并且把超声波信号转化为电信号。

计时器记录超声波往返所用的时间，从而由51单片机计算得到实测距离。

再使用四位数码管显示距离。

硬件电路由超声波发射电路、超声波接收电路、电源电路、四位数码管显示电路、电铃报警电路、12MHz晶振电路等组成。

《基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计》篇一一、引言在现代电子技术的迅猛发展中，精确测量距离的设备扮演着重要的角色。

随着人类对于生活环境安全性的关注提升，对于各种设备的精度要求也在逐渐加强。

超声波测距技术以其非接触性、高精度、低成本等优点，在众多领域得到了广泛的应用。

本文将详细介绍基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计。

二、系统概述本系统以STM32单片机为核心控制器，结合超声波测距模块，实现对目标物体的精确测距。

系统主要由STM32单片机、超声波测距模块、电源模块、信号处理模块和显示模块等组成。

通过单片机对超声波模块的控制，实现对目标的精确测距，并通过显示模块实时显示测距结果。

三、硬件设计1. STM32单片机：作为系统的核心控制器，负责整个系统的控制与数据处理。

STM32系列单片机具有高性能、低功耗的特点，能够满足系统对于精确度和稳定性的要求。

2. 超声波测距模块：采用高精度的超声波测距传感器，实现对目标物体的距离测量。

通过超声波的发送与接收，实现对目标的距离计算。

3. 电源模块：为系统提供稳定的电源支持，确保系统的正常工作。

电源模块需考虑到功耗问题，以实现系统的长时间运行。

4. 信号处理模块：对超声波测距模块的信号进行滤波、放大等处理，以提高测距的准确性。

5. 显示模块：实时显示测距结果，方便用户观察与操作。

四、软件设计1. 主程序：负责整个系统的控制与数据处理。

主程序通过控制超声波测距模块的发送与接收，获取目标物体的距离信息，并通过显示模块实时显示。

2. 超声波测距模块控制程序：控制超声波的发送与接收，实现对目标物体的距离测量。

通过计算超声波的发送与接收时间差，计算出目标物体的距离。

3. 数据处理程序：对获取的测距数据进行处理，包括滤波、计算等操作，以提高测距的准确性。

4. 显示程序：将处理后的测距结果显示在显示模块上，方便用户观察与操作。

五、系统实现1. 通过STM32单片机的GPIO口控制超声波测距模块的发送与接收，实现超声波的发送与接收功能。

《基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计》篇一一、引言随着科技的不断发展，高精度测距技术被广泛应用于各个领域，如机器人导航、环境监测、智能家居等。

本文将介绍一种基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计。

该系统采用先进的超声波测距原理，结合STM32单片机的强大处理能力，实现了高精度、快速响应的测距功能。

二、系统概述本系统主要由超声波发射模块、接收模块、STM32单片机以及相关电路组成。

通过STM32单片机控制超声波发射模块发射超声波，然后接收模块接收反射回来的超声波信号，根据超声波的传播时间和速度计算距离。

系统具有高精度、抗干扰能力强、测量范围广等特点。

三、硬件设计1. STM32单片机本系统采用STM32系列单片机作为主控制器，具有高性能、低功耗、丰富的外设接口等特点。

通过编程控制单片机的GPIO 口，实现超声波发射和接收的控制。

2. 超声波发射模块超声波发射模块采用40kHz的超声波传感器，具有体积小、功耗低、测距范围广等优点。

通过单片机控制发射模块的触发引脚，产生触发信号，使传感器发射超声波。

3. 超声波接收模块超声波接收模块同样采用40kHz的超声波传感器。

当传感器接收到反射回来的超声波信号时，会产生一个回响信号，该信号被接收模块的回响引脚捕获并传递给单片机。

4. 相关电路相关电路包括电源电路、滤波电路、电平转换电路等。

电源电路为系统提供稳定的电源；滤波电路用于去除干扰信号；电平转换电路用于匹配单片机与传感器之间的电平标准。

四、软件设计1. 主程序设计主程序采用C语言编写，通过STM32单片机的标准库函数实现各功能模块的初始化、参数设置以及控制逻辑。

主程序首先进行系统初始化，然后进入循环等待状态，等待触发信号的到来。

当接收到触发信号时，开始测距流程。

2. 测距流程设计测距流程主要包括发射超声波、等待回响信号、计算距离等步骤。

当接收到触发信号时，单片机控制超声波发射模块发射超声波；然后等待接收模块的回响信号。

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. We AT89C52 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 refreshAT89C52 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)1.1 课题背景及意义 (1)1.1.1超声波特性 (1)1.1.2超声波测距 (2)1.2 超声波模块基本介绍 (3)1.2.1 超声波的电器特性 (3)1.2.2 超声波的工作原理 (5)1．3主要研究内容和关键问题 (6)第二章方案总体设计 (7)2.1 超声波测距仪功能 (7)2.2设计要求 (8)2.3系统基本方案 (9)2.3.1方案比较 (9)2.3.2方案汇总 (11)第三章系统硬件设计 (13)3.1 单片机最小系统 (13)3.2 超声波测距模块 (13)3.3 显示模块 (15)3.4温度补偿电路 (15)3.5 蜂鸣报警电路 (16)第四章系统软件设计 (17)4.1 A T89C52程序流程图 (17)4.2 计算距离程序流程图 (19)4.3 报警电路程序流程图 (19)4.4 超声波回波接收程序流程图 (20)第五章系统的调试与测试 (21)5.1 安装 (21)5.2 系统的调试 (21)第六章总结 (23)参考文献 (24)致谢.............................................................................................................................. 错误!未定义书签。

基于单片机的超声波测距系统毕业设计论文届．别．学号毕业设计基于单片机的超声波测距系统姓名系别、专业导师姓名、职称完成时间目录摘要 (3)1、绪论 (4)1.1项目研究背景及意义 (4)1.2国内外发展状况 (5)2、总体设计方案及论证 (8)2.1 总体方案设计 (8)3、硬件实现及单元电路设计 (8)3.1 电路总体设计 (8)3.2电源电路设计 (9)3.3超声波测试模块 (9)3.3.1 超声波的特性 (10)3.3.2超声波换能器 (12)3.4超声波传感器原理 (13)3.5测距分析 (17)3.6 STC89C52单片机简介 (18)3.7单片机最小系统 (18)3.8时钟电路的设计 (19)3.9复位电路的设计 (20)3.10声光报警电路的设计 (20)3.11数码管显示模块 (21)4、软件设计 (21)4.1 主程序工作流程图 (21)总结 (24)参考文献 (24)附件1: 原理图 (25)附件2：源程序 (25)附件3：实物图 (35)摘要超声波测距系统是以STC89C52为主控芯片，该系统是有单片机最小系统、超声波探头、数码管显示、蜂鸣器报警模块、按键模块和电源部分组成。

超声波测距的原理是利用超声波的发射和接受，根据超声波传播的时间来计算出传播距离。

当距离小于设置距离时，蜂鸣器和指示灯发出声光报警，当距离大于设置距离，停止报警。

报警距离可以通过按键设置，按下设置键，显示“A”时，可以通过设置键的加减键设置报警距离。

关键词：超声波测距仪、STC89C52单片机1、绪论1.1项目研究背景及意义随着科学技术的快速发展，超声波将在传感器中的应用越来越广。

在人类文明的历次产业革命中，传感技术一直扮演着先行官的重要角色，它是贯穿各个技术和应用领域的关键技术，在人们可以想象的所有领域中，它几乎无所不在。

传感器是世界各国发展最快的产业之一，在各国有关研究、生产、应用部门的共同努力下，传感器技术得到了飞速的发展和进步。

基于单片机的超声波测距系统的设计与实现毕业论文目录第一章绪论 (1)1.1 研究的背景和意义 (1)1.2 国外研究现状 (1)1.3 课题研究容和意义 (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 (10)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 (12)3.2.2 STC89C51结构组成 (13)3.2.3 STC89C51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 (16)3.3.2 超声波发射器的注意事项 (17)3.4 超声波接收电路设计 (18)3.5 LCD显示部分 (19)3.6 报警部分 (21)3.7 DS18B20部分 (22)3.8 本章小结 (23)第四章系统软件设计 (23)4.1 系统软件设计 (23)4.2 外部中断子程序 (26)4.3 定时器中断子程序 (27)4.4 重要功能实现 (28)4.4.1 实现温度读取功能 (28)4.4.2 实现温度转换声速 (29)4.4.3 实现距离计算 (29)4.5 实验测量数据 (30)4.6 本章小结 (30)结论 (31)参考文献 (32)谢辞 (33)附录一（实物图） (34)附录二（Proteus仿真图） (36)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。

伴随着社会经济的蓬勃发展，电子测量技术也逐渐被应用到各个领域，而超声波测距技术因拥有测量精确度高、成本消耗低、性能稳定度高等优点则成为其中的佼佼者。

频率在20KHz以上的声波是超声波。

也正是因为这些特性超声波才会被应用到测量距离中。

基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计1. 引言超声波测距技术是一种常用的非接触性测量技术，具有测量范围广、分辨率高等优点，广泛应用于工业自动化、无人驾驶、智能家居等领域。

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，以满足快速、准确、可靠的测距需求。

2. 系统设计2.1 硬件设计超声波测距系统主要由超声波发射器、接收器和信号处理模块组成。

其中，超声波发射器用于发射超声波信号，接收器用于接收反射回来的超声波信号，信号处理模块用于处理接收到的信号并计算出测距结果。

2.2 超声波发射器超声波发射器采用压电陶瓷传感器作为能量转换元件，通过驱动电路将驱动信号转化为超声波信号并发射出去。

为了实现高精度的测距，超声波发射器需要具备较高的频率响应和较窄的方向性。

2.3 超声波接收器超声波接收器采用同样的压电陶瓷传感器作为能量转换元件，利用其能够将接收到的超声波信号转化为电信号。

为了实现高灵敏度的接收，超声波接收器需要具备较高的响应灵敏度和较低的噪声。

2.4 信号处理模块信号处理模块采用STM32单片机作为核心处理器，通过多通道模数转换器（ADC）将接收到的电信号转化为数字信号。

然后，通过数字信号处理算法对信号进行滤波、增益控制和时域分析等操作。

最后，利用测量原理计算出测距结果，并将结果显示在液晶显示器上。

3. 系统工作原理3.1 发射信号超声波发射器以一定的频率发射超声波信号，信号经过传播并与目标物体相互作用后，被目标物体反射回来。

3.2 接收信号超声波接收器接收到反射回来的超声波信号，并将其转化为电信号。

信号经过放大、滤波等处理后，送入信号处理模块。

3.3 信号处理信号处理模块使用STM32单片机对接收到的信号进行处理。

首先，通过ADC转化为数字信号。

然后，进行信号滤波，去除噪声和回波干扰。

接着，采用增益控制技术，对信号进行放大或衰减，以适应不同距离的测量需求。

基于单片机的超声波测距仪系统设计一、本文概述随着科技的不断发展，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、工业自动化、智能家居等领域得到了广泛应用。

本文旨在设计一种基于单片机的超声波测距仪系统，通过深入研究超声波测距原理，结合单片机控制技术，实现一种低成本、高性能的超声波测距解决方案。

文章首先介绍了超声波测距的基本原理和常用方法，然后详细阐述了基于单片机的超声波测距仪的硬件设计，包括超声波发射电路、接收电路、信号处理电路等关键部分的设计思路和实施方法。

接着，文章对测距软件算法进行了深入探讨，包括超声波传播时间的测量、距离计算等关键步骤的实现。

文章对设计的系统进行了测试，验证了系统的可靠性和稳定性。

通过本文的研究，希望能为相关领域提供有益的参考，推动超声波测距技术的发展。

二、超声波测距原理超声波测距是一种非接触式的距离测量方式，其基本原理是利用超声波在空气中的传播速度以及回声的时间差来计算距离。

超声波测距仪主要由超声波发射器、接收器和控制电路组成。

在超声波测距仪中，单片机发出控制信号给超声波发射器，使其发射出一定频率的超声波。

当超声波在空气中传播遇到障碍物时，会发生反射，反射波被接收器接收。

由于超声波在空气中的传播速度已知（约为340m/s），单片机可以通过测量发射信号和接收反射信号之间的时间差，即回声时间，来计算出超声波从发射到接收所经过的距离。

具体计算公式为：距离 = (超声波速度×回声时间) / 2。

需要注意的是，由于超声波在传播过程中会受到空气温度、湿度、风速等因素的影响，因此实际测量中需要对这些因素进行补偿，以提高测距的精度。

为了避免测量误差，还需要在硬件设计中考虑超声波发射和接收的角度、距离以及环境噪声等因素。

在单片机系统中，通过编程实现超声波发射、接收以及回声时间的测量。

单片机可以根据实际需要选择合适的计时器或定时器，对发射和接收信号进行精确的时间记录，并通过算法计算出距离值。

基于单片机的超声波测距系统设计一、本文概述随着科技的飞速发展，超声波测距技术以其非接触、高精度、实时性强等优点，在众多领域如机器人导航、自动驾驶、工业控制、安防监控等中得到了广泛应用。

单片机作为一种集成度高、控制灵活、成本较低的微控制器，是实现超声波测距系统的理想选择。

本文旨在探讨基于单片机的超声波测距系统的设计原理、硬件构成、软件编程及实际应用，以期为相关领域的科研人员和技术人员提供参考。

本文将首先介绍超声波测距的基本原理和关键技术，包括超声波的传播特性、测量原理及误差分析。

接着，详细阐述基于单片机的超声波测距系统的硬件设计，包括单片机的选型、超声波收发模块的选择与连接、信号处理电路的设计等。

在此基础上，本文将介绍系统的软件设计，包括超声波发射与接收的时序控制、距离数据的处理与显示等。

还将讨论系统的低功耗设计、抗干扰措施以及在实际应用中的优化策略。

本文将通过具体实例，展示基于单片机的超声波测距系统在机器人定位、障碍物检测等场景中的应用，以验证系统的可行性和实用性。

本文期望能为相关领域的研究提供有益的参考，推动超声波测距技术的进一步发展和应用。

二、超声波测距原理超声波测距系统主要基于超声波在空气中的传播速度以及反射原理进行设计。

超声波是一种频率高于20kHz的声波，其传播速度在标准大气条件下约为343米/秒。

在超声波测距系统中，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后，会发生反射，反射的超声波被超声波接收器接收。

测距的原理在于测量超声波从发射到接收的时间差。

设超声波发射器发射超声波的时间为t1，接收器接收到反射波的时间为t2，则超声波从发射到接收所经历的时间为Δt = t2 - t1。

由于超声波在空气中的传播速度是已知的，所以可以通过测量时间差Δt来计算目标物体与测距系统之间的距离D。

距离D的计算公式为：D = V * Δt / 2，其中V为超声波在空气中的传播速度。

在实际应用中，为了确保测量的准确性，通常会采用一些技术手段来减少误差。

摘要超声波具有很强的指向性，消耗能量缓慢，距离传播较远等优点，所以，在利用自动化控制技术和传感器应用技术相结合的测距方案中，利用超声波专有特性测距是目前最普遍的一种方式，它被广泛地应用于防盗、倒车雷达、水位测量、建筑施工工地以及一些工业现场。

本论文详细的介绍了超声波传感器的原理及特性，并且介绍了Atmel公司的AT89C52单片机的性能与特点，且在分析了超声波测距原理的基础上，指出了本次方案的思路和所需考虑的问题，给出了以AT89C52单片机为核心，LCD显示电路，硬件制作和软件设计为一体的设计方案。

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关键字：超声波测距；单片机；测距；AT89C52；LED显示屏AbstractUltras onic wave has strong poin ti ng to n ature ,slowly en ergy con sumpti on ,propagat ing dista nce farther ,so, in utiliz ing the scheme of dista nce finding that sen sor tech no logy and automatic con trol tech no logy comb ine together ,ultras onic wave finds range to use the most gen eral one at prese nt ,it applies to guard aga inst theft , move backward the radar , water level measuri ng , buildi ng con structi on site and some in dustrial sce nes exte nsivel聞. 創沟燴鐺險爱氇谴净。

This subject has introduced principle and characteristic of the ultrasonic sensor in detail ,and the performa nce and characteristic of on e-chip computer AT89C52 of Atmel Company ,and on the basis of analyzing principle that ultrasonic wave finds range ,the systematic thi nking and questi ons n eeded to con sider that have poin ted out that desig ns and finds range .Given the AT89C52, LCD display circuit, the hardware and the software desig n productio n残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。

基于52单片机的超声波测距系统设计超声波测距技术是一种常用的非接触式测距方法，被广泛应用于工业控制、智能家居、智能车载等领域。

是其中一种典型应用，在该系统中，52单片机作为控制核心，通过超声波模块实现距离测量。

本文将深入探讨该系统的设计原理、硬件及软件实现细节，以及应用场景和未来发展方向。

首先，我们将介绍超声波测量原理。

超声波是指频率高于人类听觉范围（20kHz）的声波，其传播速度约为343m/s。

超声波测距系统通常由发射器和接收器两部分组成，发射器产生超声波信号，经过目标反射回来后被接收器接收，通过测量信号的往返时间来计算距离。

超声波测距系统设计的关键在于精准地控制发射和接收信号的时间，并进行信号处理和距离计算。

在52单片机的超声波测距系统设计中，常用的超声波模块有HC-SR04模块，该模块具有简单易用的特点，能够方便地与52单片机进行数据交互。

硬件方面，系统主要包括52单片机、HC-SR04模块、LCD显示屏、电源模块等，其中52单片机负责控制整个系统的工作流程和信号处理，HC-SR04模块负责发射和接收超声波信号，LCD显示屏用于显示测量结果。

在软件方面，需要编写程序来实现超声波信号的发射和接收，信号处理和距离计算，并将结果显示在LCD屏幕上。

通过合理设计硬件电路和优化软件算法，可以实现较为精准和稳定的距离测量。

为了验证系统的性能和稳定性，我们设计了一系列实验，并进行了测量和分析。

实验结果显示，在一定范围内，系统能够实现精准的距离测量，测量误差较小，响应速度较快。

同时，系统具有较好的抗干扰能力，能够在复杂环境下正常工作，适用于各种应用场景。

通过进一步对系统参数和算法进行优化，系统的性能和稳定性还可以进一步提升。

基于52单片机的超声波测距系统设计在工业控制、智能家居、智能车载等领域有着广泛的应用前景。

在工业控制领域，超声波测距系统可以用于监测和控制生产线上物体的位置和距离，提高生产效率和安全性。

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摘要在空气介质中，超声测距传感器因其性能好，价格低廉、使用方便，在现场机器人定位系统、车辆自动导航、车辆安全行驶辅助系统、城市交通管理和高速公路管理监测系统，以及河道、油井和仓库及料位的探测中都有应用。

由于超声波传播不易受干扰，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。

为此，深入研究超声波的产生与传播规律、开发高性能超声波换能器及其收发电路，对于超声波检测技术的发展具有十分重要的现实意义。

本设计介绍了基于单片机控制的超声测距仪的原理：由AT89C51控制定时器产生超声波脉冲并计时，计算超声波自发射至接收的往返时间，从而得到实测距离。

并且在数据处理中采用了温度补偿的调整，用四位LED数码管切换显示距离和温度。

整个硬件电路由超声波发射电路、超声波接收电路、电源电路、显示电路等模块组成。

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。

相关部分附有硬件电路图、程序流程图，给出了系统构成、电路原理及程序设计。

此系统具有易控制、工作可靠、测距准确度高、可读性强和流程清晰等优点。

实现后的作品可用于需要测量距离参数的各种应用场合。

关键词：AT89C51；超声波；测距；电路AbstractThe features of the good performance,low cost，easy use are inearnated in the ultrasonic distance measurement sensor.The ultrasonic distance measurement sensor is usually used at thescene robot positioning system，automatic vehicle navigation，the safety of vehicles traveling support system，the uran traffic management and the rivers，oil wells，storages and materials.The ultrasonic wave transmssion is not easy todisturb，its energy consumption is slowly and it can be transmitted distantly in the medium，so it isfrequently used in ultrasonic distance measurement.For example，the range finder and the materiallevel finder can be aehieved by ultrasonic wave.Therefore，the in-depth study of the generationand transmission law of ultrasonic and the development of the development of ultrasonicdetection technology.The design introduces the principle of the ultrasonic distance measurement instrument based on SCMC-controlled: AT89C51 controls timers to produce the ultrasonic wave pulse and time,count the time of ultrasonic wave spontaneous emission to receive round-trip,thus obtains the measured distance.And the temperature compensation adjustment is used in the data processing, with four LED nixie tubes display distance or temperature by switching.The entire this of the system constitution, the circuitry and the programming. The instrument system , and distinctness of programme process ,etc. After the realization of the works can be used for needs of the various parameters measured distance applications.Keywords:AT89C51; Ultrasonic wave; Measure distance; circuit目录摘要...................................................... Abstract......................................................1 绪论........................................................1.1 课题研究的背景.........................................1.2 课题的提出及研究意义 ...................................1.2.1 课题的提出........................................1.2.2 课题的研究意义 ....................................2 超声波的介绍及超声波测距的原理 ..............................2.1 超声波的介绍...........................................2.1.1 什么是超声波......................................2.1.2超声波的特性及特点.................................2.1.3超声波的应用.......................................2.2 超声波测距的原理及误差分析 .............................2.2.1 超声波测距的原理 ..................................2.2.2 超声波测距误差分析 ................................2.3 单片机实现测距的原理 ...................................3 系统硬件设计................................................3.1 系统结构设计...........................................3.2 AT89C51单片机简介......................................3.2.1 AT89C51单片机的功能...............................3.2.2 AT89C51单片机主要特性.............................3.2.3 AT89C51管脚说明...................................3.3 DS18B20温度传感器简介..................................3.4 T40、R40超声波传感器简介...............................3.4.1 超声波传感器的基本介绍 ............................3.4.2 超声波传感器的主要应用 ............................3.4.3 超声波传感器的工作原理 ............................3.5 LM7805端稳压集成电路...................................3.5.1 LM7805介绍........................................3.5.2 LM7805的特点......................................3.5.3 LM7805的实际应用..................................3.6 LM567锁相环............................................3.6.1 LM567的概述.......................................3.6.2 LM567的功能叙述...................................3.6.3 LM567主要参数.....................................3.7 超声波发射器电路.......................................3.8 超声波检测接受电路.....................................3.9 显示电路...............................................3.10 LM7805电平转换电路....................................3.11 AT89C51复位电路.......................................4 系统软件设计................................................4.1 主程序流程.............................................4.2 子程序设计.............................................4.2.1超声波发送子程序及超声波接收中断子程序 .............4.2.2测温子程序.........................................4.2.3距离计算子程序.....................................5 总结........................................................致谢......................................................参考文献......................................................附录A 国外相关文章............................................附录B中文翻译................................................附录C超声波测距电路原理图 ....................................附录D程序清单................................................1 绪论1.1 课题研究的背景利用超声波测量已知标准位置与目标物体表面之间距离的方法叫做超声波测距法。

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。

毕业设计（论文）题目：基于单片机的超声波测距系统设计摘要由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。

超声波测距系统，可以应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控，也可用于液位、井深、管道长度的测量等场合。

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。

本文介绍了一种基于STC89C52单片机的超声波测距系统，阐述了超声波测距系统的硬件电路部分的构成、软件设计思路及工作原理。

硬件部分采用STC89C52 单片机作为主控单片机，硬件电路主要由发射电路、接收电路、显示电路、报警电路等几部分组成；软件部分由主程序、显示子程序、超声波发射子程序、延迟子程序、计算子程序、报警程序等组成。

该电路具有结构简单、操作方便、精度较高、应用广泛的特点。

关键词：超声波；测距系统；单片机AbstractBecause of the strong point of ultrasonic energy consumption slow, medium of communication in the longer distance, thus frequently used ultrasonic distance measurement, such as the range finder and level measurement and so on can be achieved by ultrasound. Ultrasonic Ranging System, can be used in car reversing, the construction site and the location of some industrial site monitoring, can also be used if the level, depth and length of the pipeline, such as measurement occasions. Use of ultrasonic testing is often more rapid, convenient and simple terms, easy to achieve real-time control, and measurement accuracy can meet the practical requirements of industry.The paper describes an ultrasonic measuring system based on the STC89C52, it described an ultrasonic measuring system hardware circuit structure, working principle and software design methods. Hardware using STC89C52 microcontroller as a master MCU, the hardware circuit part includes main transmitter, receiver circuit, display circuit, warning circuit and so on. The software part includes the main program, display subroutine, ultrasonic transmitter subroutine, delay subroutine, calculation subroutine and alarm program. The system Circuits were simply structure, easy to use, high accuracy and wide application.Key Words：Ultrasonic wave；Ranging System；MCU目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论............................................................................................................. - 1 -1.1 测量距离的意义.................................................................................................... - 1 -1.2 基于单片机的超声波测距系统.......................................................................... - 2 -1.2.1 单片机概述 ...................................................................................................... - 2 -1.2.2 单片机的发展趋势 ........................................................................................ - 2 -1.2.3 基于单片机的超声波测距系统的优点与缺陷 ........................................ - 3 -1.2.4 超声波测距原理............................................................................................. - 4 -1.3设计内容 .................................................................................................................. - 4 -第2章设计方案..................................................................................................... - 5 -2.1 设计的目的和要求................................................................................................ - 5 -2.1.1 设计的目的 ..................................................................................................... - 5 -2.1.2 设计的要求 ..................................................................................................... - 5 -2.2 设计思路................................................................................................................. - 5 -2.2.1 硬件部分.......................................................................................................... - 5 -2.2.2 软件部分.......................................................................................................... - 6 -2.3 重要功能模块的选取 ........................................................................................... - 6 -2.3.1 单片机的选用 ................................................................................................. - 6 -2.3.2 发射器和接收器............................................................................................. - 8 -第3章硬件电路设计............................................................................................. - 9 -3.1 系统硬件设计总框图分析 .................................................................................. - 9 -3.2 处理器STC89C52................................................................................................. - 9 -3.2.1 单片机STC89C52的特点 ......................................................................... - 10 -3.2.2 STC89C52管脚说明 .................................................................................... - 11 -3.3 单片机最小系统设计 ......................................................................................... - 14 -3.3.1 单片机最小系统........................................................................................... - 14 -3.3.2 本次设计中的单片机最小系统................................................................. - 14 -3.4 超声波模块HC-SR04 ........................................................................................ - 17 -3.5 显示模块LCD1602 ............................................................................................ - 18 -3.6 报警模块............................................................................................................... - 21 -3.7 超声波测距系统的实物图 ................................................................................ - 22 -第4章软件程序设计........................................................................................... - 23 -4.1 概述........................................................................................................................ - 23 -4.2 头文件和全局变量.............................................................................................. - 23 -4.3 主程序 ................................................................................................................... - 24 -4.4 初始化函数........................................................................................................... - 25 -4.5 显示子程序和溢出中断程序 ............................................................................ - 25 -4.6 超声波发射程序、T1中断子程序和报警程序 ............................................ - 26 -4.7 距离计算程序 ....................................................................................................... - 27 -第5章系统的调试............................................................................................... - 28 -5.1 硬件的调试........................................................................................................... - 28 -5.2 软件的调试........................................................................................................... - 29 -结论..................................................................................................................... - 32 -参考文献................................................................................................................. - 33 -附录..................................................................................................................... - 34 -1．源程序 .................................................................................................................... - 34 -2．英文原文 ................................................................................................................ - 41 -3．中文译文 ................................................................................................................ - 53 -致谢..................................................................................................................... - 62 -第1章绪论1.1 测量距离的意义准确而快速地测定任意两个空间点间的距离，对人类活动的许多方面都具有十分重要的意义。