超声波测距论文(含原理图、程序)

超声测距毕业论文超声测距技术在近年来得到了广泛的应用和研究，其在工业、医疗、交通等领域都有着重要的作用。

本文将从超声测距技术的原理、应用以及未来发展方向等方面进行探讨。

一、超声测距技术的原理超声测距技术是利用超声波在介质中传播的特性来实现距离测量。

其原理是通过发射超声波信号并接收回波信号，根据信号的时间差来计算出被测物体与测量仪器之间的距离。

超声波在空气中的传播速度约为340米/秒，而在固体、液体等介质中的传播速度则有所不同，因此可以根据超声波的传播时间来计算距离。

二、超声测距技术的应用1. 工业领域超声测距技术在工业领域中有着广泛的应用。

例如，在物流仓储中，可以利用超声测距技术来实现货物的自动堆垛和搬运。

此外，在制造业中，超声测距技术也可以用于机器人的定位和导航，提高生产效率和产品质量。

2. 医疗领域超声测距技术在医疗领域中有着重要的应用。

例如，超声测距技术可以用于医学影像的获取，如超声心动图和超声造影。

此外，超声测距技术还可以用于医疗器械的导航和定位，如手术导航系统和超声引导下的穿刺操作。

3. 交通领域超声测距技术在交通领域中也有着广泛的应用。

例如，在停车场中，可以利用超声测距技术来实现车位的自动检测和导航，提高停车效率。

此外，超声测距技术还可以用于智能交通系统中的车辆检测和跟踪，提高交通安全性和交通流畅度。

三、超声测距技术的未来发展方向随着科技的不断进步，超声测距技术也在不断发展和创新。

未来，超声测距技术有望在以下方面取得更大的突破和应用。

1. 精度提升目前的超声测距技术已经可以实现较高的测量精度，但仍有进一步提升的空间。

未来，可以通过改进传感器设计、优化信号处理算法等方式来提高测量精度，满足更高精度要求的应用场景。

2. 多功能化除了测距功能外，超声测距技术还可以结合其他传感技术实现更多功能。

例如，可以结合温度传感器实现温度测量，结合气体传感器实现气体浓度监测等。

未来，超声测距技术有望实现多功能化，满足不同领域的需求。

超声波测距仪设计论文毕业论文目录前言.............................................. 错误!未定义书签。

第一章超声波测距系统工作原理 (3)第一节超声波概述 (3)第二节超声波传感器简介 (4)一、压电式超声波传感器 (4)第三节超声波传感器原理 (6)一、测距原理 (6)二、超声波测量中盲区及近限和远限 (6)三、提高测距仪的措施 (7)第四节超声波测距仪系统设计 (8)一、论文设计容 (8)二、硬件设计容 (8)第五节本章小结 (9)第二章系统硬件设计 (10)第一节电路原理设计 (10)一、设计总体思路 (10)第二节主要元器件介绍 (10)一、单片机STC89C52 (10)二、超声波传感器HC-SR04 (12)三、显示电路LCD1602 (14)四、按键电路 (21)五、下载电路 (21)第三节本章小结 (22)第三章系统软件设计 (24)第一节软件设计总体方案 (24)一、主程序设计总体思路 (24)二、测距子程序软件设计 (25)三、显示程序设计 (26)四、按键程序设计 (28)第二节本章小结 (30)第四章超声波测距的误差分析 (31)第一节超声波测距测量结果 (31)一、测量结果 (31)二、误差分析 (31)第二节本章小结 (33)结论.............................................. 错误!未定义书签。

致谢.............................................. 错误!未定义书签。

参考文献.. (34)附录 (35)一、英文原文 (35)二、英文翻译 (41)三、电路图 (46)四、源程序 (47)第一章超声波测距系统工作原理第一节超声波概述声音是与人类生活紧密相联的一种自然现象，人们对声音早有认识，在人们的日常生活中存在着各式各样的声音。

在科学史上，声学是发展最早的学科之一。

1 绪论之阿布丰王创作以后社会经济的不竭发展和工业科学技术的不竭提高,汽车已逐渐进入很多苍生家.汽车使用数量的不竭增加,从而由此招致的倒车交通平安问题也非常严重,路途交通压力增加,交通平安问题也是面临严峻挑战.在面临如此严峻的交通平安问题,许多涉及平安问题的汽车辅助系统也纷纷现世.而本设计就是利用单片机知识、传感器知识等,进行的汽车防撞装置的设计,在汽车倒车时,这种装置可以在驾驶员对车尾与障碍物体的距离远近无法目测和判断时进行报警.1.1 课题布景及意义我国社会经济的不竭发展,人们对汽车这种交通工具的依赖性也越来越年夜,招致了车辆的日益增加在给城市交通不竭施加压力的同时,也引发了非常多行车的平安问题.一些由驾驶员反应不够迅速而招致的汽碰擦,还有很多时候是由于驾驶员对离障碍物的距离判断禁绝确而造成的,如果驾驶员能提前知道障碍物的存在而且知道障碍物的距离,那么驾驶员就能及时地采用办法,从而能防止事故的发生.因此,许多平安系统也应运而生,诸如为了防止交通事故发生的主动平安系统和在发生事故时的防护平安的主动平安系统,而主动平安系统对汽车交通事故的发生能起到防止的作用,所以,主动平安系统的研究更为重要.随着汽车数量的增加,停车场的数量也急剧增加,停车车辆密集,停车人多,所以汽车碰撞亦逐渐增多.而本设计的汽车防撞装置就是主动平安系统,通过对汽车与障碍物之间距离的提示报警防止汽车与障碍物之间的擦碰.本设计要求设计的汽车防撞装置能减少驾驶员的驾驶压力和判断毛病,使驾驶员停车倒车更加平安方便,本设计将对提高交通平安起到重要作用.本设计基于单片机实现汽车防撞,将超声波测距和传感器联系在一起,利用单片机的实时控制和数据处置功能丈量并显示汽车与障碍物之间的距离,并在分歧距离利用蜂鸣器分歧频率发出分歧声音及时报警.这样驾驶员就能通过测距的显示甚至分歧的声音来直接判断汽车玉障碍物之间的距离.本设计的设计简易,虽然精度不高,还不能丈量过远的距离,但规模小,外围电路简单,调试也方便,本钱也不高,器件更换容易,灵活性高,而且能完全满足驾驶员停车时的需要,可以完全解除驾驶员在倒车过程中的顾虑和困扰,提高停车的平安.汽车防撞装置这种汽车平安辅助装置能年夜年夜减少汽车驾驶员在倒车的时候顾虑和对距离判断的失误,从而能够防止倒车的平安问题的发生,故此装置对提高交通平安将起到重要的作用.所以,本课题所要求设计的基于单片机的汽车防撞装置将具有极年夜的现实意义和市场.1.2 国内外研究现状本汽车防撞装置包括有单片机控制电路、超声波测距传感器、蜂鸣器报警电路及数码管显示部件等,装置将各部件有机地结合起来,实现超声波测距及蜂鸣器报警提示的功能.倒车雷达系统的开始是以蜂鸣器报警为标识表记标帜的.汽车离障碍物距离越近,蜂鸣器报警声越急,蜂鸣器报警虽然使驾驶员知道有障碍物的存在,但却不能确定汽车车尾离障碍物有多远,所以,蜂鸣器报警对驾驶员帮手不是很年夜；之后一个质的飞跃就是液晶屏显示的呈现,特别是液晶显示开始呈现静态显示系统,驾驶员就是只要发动车辆,而且不用挂倒挡,液晶显示器上就会呈现汽车图案以及汽车与周围的障碍物的距离,液晶显示是静态显示,液晶显示器的外表美观,显示的色彩也很清晰,而且可以直接粘贴在仪表盘上,装置也很方便[1].不外由于液晶显示的灵敏度比力高,而且它的抗干扰能力也不是很强,所以误报的情况也较多.现在市面上的魔幻镜倒车雷达应该算是比力先进的倒车雷达了,它结合了前几代产物的优点,并采纳了最新仿生超声雷达技术,并用高速电脑控制,可全天准确地进行探测2m以内的障碍物,并以分歧的声音提示和直观的距离显示来提醒驾驶员；魔幻镜倒车雷达把后视镜、倒车雷达、免提德律风、温度显示和车内空气温度显示等多项功能整合在一起[1],并设计了语音功能,因为其外形就是一块倒车镜,所以可以不占用车内空间,可以直接装置在车内倒视镜的位置,而且它样式种类繁多,可以依照个人需求和车内装饰选配,固然它的价格也是比力贵的[1].最新的一代倒车雷达是整合影音系统,除具备前几代倒车雷达的功能外还兼有影音系统[1].随着科学技术水平的迅速发展,相关电子技术也是飞跃前进,固然,汽车电子财富也获得飞速发展,电子财富的飞速发展使得车载电子平顺产物有很年夜的发展前景.倒车雷达固然是每辆车必备的电子平顺产物,如今市面上的主流的汽车倒车雷达基本都是以单片机芯片为控制核心的智能测距报警系统.这些的倒车雷达能够连续测距并显示汽车与障碍物之间的距离,而且采纳蜂鸣器的分歧频率的鸣叫声进行报警提示和距离显示提示,从而能够尽量不占用驾驶员的视觉空间[1].另外,汽车电子系统的网络化的发展还要求作为汽车行驶平安辅助系统的倒车雷达要具有通信功能,并能够把数据发送到汽车总线上去[2].就目前市面上的产物来讲,目前的汽车倒车雷达主要是具备数码管或者液晶屏的距离显示而且带有蜂鸣器的语音报警为主的汽车平安系统.这些系统主要采纳的是以单片机为控制核心的智能超声波测距传感器和蜂鸣器报警系统,这种汽车平安辅助系统廉价耐用,而且达到了汽车电子系统网络化的发展需求.1.3 课题研究内容及章节安插本文所介绍的超声波测距报警系统在测距的时候采纳的是两个超声波探头分别进行超声波发射和接收来进行距离的丈量的.本设计的汽车防撞系统能丈量出倒车方向的障碍物与汽车之间的距离, 并通过数码管显示单位模块显示两者之间的距离,然后通过蜂鸣器发出分歧频率的声响, 从而起到提示和报警的作用.本系统利用一片89S51单片机对超声波信号循环不竭地进行收集.系统包括超声波测距单位（超声波集成模块）、89S51单片机控制、蜂鸣器报警模块和数码管显示模块.这个设计的汽车倒车雷达要能够连续测距,数据经过单片机的处置后,用4位数码管显示所丈量获得的距离,并利用分歧频率使蜂鸣器发出分歧的鸣叫声进行语音报警.论文构成主要由以下部份组成：第1章主要介绍了本课题的布景意义和相关技术在国内外的研究现状.第2章介绍的是汽车防装系统的总体方案设计.首先介绍汽车防撞系统的设计要求,然后分别对测距传感器的选择和显示报警系统的方案设计做了介绍,最后提出本系统的总体的设计方案,为硬件系统的设计打下了基础.第3章对硬件系统的设计进行了介绍.首先对超声波传感器的工作原理进行了分析,然后具体讨论了超声波测距模块中的超声波发射电路和超声波接收电路的硬件设计,最后介绍了显示模块电路和蜂鸣器报警电路的设计.第4章主要是对系统的软件设计进行了介绍.在软件设计中采纳分歧模块分歧编程进行设计的,本设计分别对系统的主法式模块、中断子法式模块、超声波测距模块、蜂鸣器报警模块和数码管的显示模块的各个法式进行了设计.第5章是硬件的组装及其性能进行分析.首先对实物进行硬件排版组装和焊接,然后讨论了系统的性能发生的误差.第6章是对本设计的总结和展望.最后一章对全文进行了总结,并指明了系统设计的缺乏之处,最后也对本系统的倒车雷达报警系统的发展前景进行了展望.2 总体方案论证本章从系统方案等一些方面来进行论证.本设计主要是进行距离的丈量和报警,设计中涉及到的内容较多,主要是将单片机控制模块、超声波测距模块、蜂鸣器报警模块、4位数码管显示模块这几个模块结合起来.而本设计的核心是超声波测距模块,其他相关模块都是在测距的基础上拓展起来的,测距模块是利用超声波传感器,之后选择合适单片机芯片,以下就是从相关方面来论述的. 2.1 设计方案论证2.1.1 测距传感器（1）激光测距传感器激光传感器利用激光的方向性强和传光性好的特点,它工作时先由激光传感器瞄准障碍物发射激光脉冲,经障碍物反射后向各个方向散射,部份散射光返回到接受传感器,能接受其微弱的光信号,从而记录并处置光脉冲发射到返回所经历的时间即可测定距离,即用往返时间的一半乘以光速就能获得距离.其优点是丈量的距离远、速度快、丈量精确度高、量程范围年夜,缺点是对人体存在平安问题,而且制作的难度年夜本钱也比力高[3].（2）红外线测距传感器红外线测距传感器利用的就是红外线信号在遇到障碍物其距离的分歧则其反射的强度也分歧,根据这个特点从而对障碍物的距离的远近进行丈量的.其优点是本钱昂贵,使用平安,制作简单,缺点就是丈量精度低,方向性也差,丈量距离近[3].（3）超声波传感器超声波是一种超越人类听觉极限的声波即其振动频率高于20kHz的机械波.超声波传感器在工作的时候就是将电压和超声波之间的互相转换,当超声波传感器发射超声波时,发射超声波的探头将电压转化的超声波发射出去,当接收超声波时,超声波接收探头将超声波转化的电压回送到单片机控制芯片.超声波具有振动频率高、波长短、绕射现象小而且方向性好还能够为反射线定向传布等优点,而且超声波传感器的能量消耗缓慢有利于测距[4].在中、长距离丈量时,超声波传感器的精度和方向性都要年夜年夜优于红外线传感器,但价格也稍贵.从平安性,本钱、方向性等方面综合考虑,超声波传感器更适合设计要求.根据对以上三种传感器性能的比力,虽然能明显看出来激光传感器是比力理想的选择,可是它的价格却比力高,而且平安度不够高.而且汽车在行驶的过程中超声波传感器测距时应具有较强的抗干扰能力和较短的响应时间,因此选用超声波传感器作为此设计方案的传感器探头.2.2 系统方案此方案选择51单片机作为控制核心,所测得的距离数值由4位共阳极数码管显示,与障碍物之间的分歧距离利用蜂鸣器频率的分歧报警声提示,超声波发射信号由51单片机的P0.1口送出到超声波发射电路,将超声波发送出去,超声波接收电路由CX20106A芯片和超声波接收探头组成的电路构成,报警系统由蜂鸣器电路构成.本设计中将收发超声波的探头分离这样不会使收发信号混叠,从而能防止干扰,可以很好的提高系统的可靠性.本设计的汽车防撞装置的系统框图如图2.1所示.图2.1 汽车防撞装置的系统框图本设计由Keil编程软件对51单片机进行编程,51单片机在执行法式后由P0.1端口发生40kHz的脉冲信号通过74LS04电路进行放年夜并送到到超声波发射探头,发生超声波.在超声波发射电路启动的同时单片机启动中断按时器,利用其计数的功能记录超声波发射超声波到接收到超声波回波的时间.当接收回射的超声波时,接收电路的输出端发生负跳变输出到单片机发生中断申请,执行外部中断子法式计算距离.结合各方面的因素考虑,依据设计的要求,查阅相关数据资料,选择了超声波测距传感器TR40-16Q（其中T暗示超声波发射探头,R暗示超声波接收探头）,综合考虑设计的要求出于简便角度,选用了HC-SR04超声波集成模块.此超声波模块的最年夜探测距离为 5 m,精度可以达到0.3cm,盲区为2cm,而且发射扩散角不年夜于15°,更有利于测距的准确性.而且,此模块的工作频率范围为39 kHz～41 kHz左右,完全能在40 kHz工作频率工作.由于超声波的发射和接收是分开发送和接收的,所以发射探头和接收探头必需在同一条水平行直线上,这样才华准确地接收反射的回波.而由于丈量的距离分歧和发射扩散角所引起的误差以及超声波信号在空气中传布的过程中的超声波衰减问题,发射探头和接收探头距离不成以太远,而且还要防止发射探头对接收探头在接收信号时发生的干扰,所以二者又不能靠得太近.根据对相关资料查阅,将两探头之间的距离定在5cm～8cm最为合适.本设计所用的HC-SR04模块的超声波探头之间的距离年夜约在6 cm左右.3 硬件电路设计本设计的汽车防撞装置由51单片机、超声波发射探头、超声波接收探头、4位共阳极数码管、蜂鸣器组成.汽车防撞系统的测距是利用超声波测距的原理,在单片机内部法式的控制下,由超声波发射探头发射超声波,在超声波遇到障碍物时反射到超声波接收探头,由此回应到单片机,由单片机进行中断处置和数据的处置,计算出距离,由数码管显示距离,并由蜂鸣器报警提示.本设计的硬件电路分为五部份：单片机最小系统、超声波发射和接收电路、蜂鸣器报警电路和数码管显示电路.3.1 单片机系统设计3.1.1 单片机的选择一般在系统的设计傍边,能否完成设计任务最重要的就在于系统的核心器件是否选择合适,而单片机更是是系统控制的核心,所以对单片机的选择更是异常重要.如果选择了一个合适的单片机不单可以最年夜地简化系统的把持,而且其功能可能是最好的,可靠性也比力高,对整个系统来说更方便.目前,市面上的单片机的种类繁多,而且他们在功能方面也是各自有各自的特点.在一般的情况下来讲,在选择单片机时要需要考虑的几个方面有[5]：（1）单片机最基赋性能参数指标.例如：执行一条指令的速度、法式存储器的容量,I/O口的引脚数量等.（2）单片机的某些增强的功能.（3）单片机的存储介质.例如：对法式存储器来说,最好选用的是Flash的存储器.（4）单片机的封装形式.封装的形式多种多样,例如：双列直插封装、PLCC封装及概况贴附等.（5）单片机对工作的温度范围的要求.例如：在进行设计户外的产物时,就必需要选用工业级的芯片,以达到温度范围的要求.（6）单片机的功耗.例如,如果信号线取电只能提供几mA的电流,所以为了能满足低功耗的要求这个时候选用STC的单片机是最合适的.（7）单片机在市面上的销售渠道是否疏通、其价格是否廉价.（8）单片机技术的支持网站如何,卖家提供的芯片资料是否足够完善,是否包括了用户手册,设计方案举例,相关范例法式等.（9）单片机的保密性是否很好,单片机的抗干扰的性能如何等.51系列单片机它在指令系统、硬件结构和片内资源等方面与标准的52系列的单片机可以完全的兼容.51系列的单片机执行速率快(最高时钟频率为90MHz),功耗低,在系统、在应用可编程,不占用用户的资源[5].根据本系统设计的实际要求,选择AT89S51单片机做为本设计的单片机使用,它是由ATMEL公司生产的高性能、低功耗的CMOS 8位单片机.89S51单片机具有以下几个性能特点：4 k字节的闪存片内法式存储器,128字节的数据存储器,32个外部输入和输出口,2个全双工串行通信口,看门狗电路,5个中断源,2个16位可编程按时计数器,片内震荡和时钟电路且全静态工作并由低功耗的闲置和失落电模式[5].单片机的引脚功能图如图3.1所示.图3.151单片机的引脚功能图3.1.2 单片机引脚功能（1）电源引脚Vcc（40脚）：正电源的引脚,工作电压是5V.GND（20脚）：接地端.（2）时钟电路的引脚XTAL1和XTAL2为了发生时钟信号,在89S51单片机的芯片内部已经设置了一个反相放年夜器,其中XTAL1端口就是片内反相放年夜器的输入端,XTAL2端则是片内振荡器反相放年夜器的输出端 [5].单片机使用的工作方式是自激振荡的方式,XTAL1和XTAL2外接的是12MHz 的石英晶振,使内部振荡器依照石英晶振的频率频率进行振荡,从而就可以发生时钟信号.时钟信号电路如图3.2所示.图3.2 时钟信号电路（3）复位RST（9脚）当振荡器运行时,只要有有两个机器周期即24个振荡周期以上的高电平在这个引脚呈现时,那么就将会使单片机复位,如果将这个引脚坚持高电平,那么51单片机芯片就会循环不竭地进行复位[5].复位后的P0口至P3口均置于高电平,这时法式计数器和特殊功能寄存器将全部清零[5].本课题设计的单片机复位电路如图3.3所示.图3.3 单片机复位电路图（4）输入输出口（I/O口）引脚P0口是一个三态的双向口,既可以作为数据和地址的分时复用口,又可以作为通用输入输出口[5].P0口在有外部扩展存储器时将会被作为地址/数据总线口,此时P0口就是一个真正的双向口；而在没有外部扩展存储器时,P0口也可以作为通用的I/O接口使用,但此时只是一个准双向口；另外,P0口的输出级具有驱动8个LSTTL负载的能力即输出电流不小于800uA[5].P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口,而P1口只有通用I/O接口一种功能,而且P1口能驱动4个LSTTL负载；在使用时通常不需要外接上拉电阻就能够直接驱动发光二极管；在端口置1时,其内部上拉电阻将端口拉到高电平,作输入端口用[5].对输出功能,在单片机工作的时候,可以通过用法式指令控制单片机引脚输出高电平或低电平[5].例如：指令CLR是清零的意思,CLR P1.0的意思就是让单片机的P1.0端口输出低电平；而指令SETB是置1的意思,SETB P1.0的意思就是让单片机P1.0端口输出高电平[5].P2口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口,而且P2口具有驱动4个LSTTL负载的能力[5].P2端口置1时,内部上拉电阻将端口的电位拉到高电平,作为输入口使用；在对内部的Flash法式存储器编程时,P2口接收高8位地址和控制信息,而在访问外部法式和16位外部数据存储器时,P2口就送出高8位地址[5].在访问8位地址的外部数据存储器时,P2引脚上的内容在此期间不会改变[5].P3口也是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口,P3口能驱动4个LSTTL负载,这8个引脚还用于专门的第二功能[5].P3口作为通用I/O口接口时,第二功能输出线为高电平.P3口置1时,内部上拉电阻将端口电位拉到高电平,作输入口使用；在对内部Flash法式存储器编程时,此端接控制信息[5].P3口的第二功能,如表3.1所示[5].表3.1 P3口第二功能表（5）其它控制或复用引脚（a）ALE/PROG（30脚）：地址锁存有效信号输出端.在访问片外存储器时,ALE（地址锁存允许）以每机器周期两次进行信号输出,其下降沿用于控制锁存P0口输出的低8位地址；在不访问片外存储器的时候,ALE端仍以不变的频率输出脉冲信号(此频率是振荡器频率的1/6),而在访问片外数据存储器时,ALE脉冲会跳空一个,此时是不成以做为时钟输出[5].对片内含有EPROM的机型在编程时,这个引脚用于输入编程脉冲/PROG的输入端[5].（b）/PSEN（29脚）：片外法式存储器读选通信号输出端,低电平时有效.当89S51从外部法式存储器取指令或常数时,每个机器周期内输出2个脉冲即两次有效,以通过数据总线P0口读回指令或常数.但在访问片外数据存储器时,/PSEN将不会有脉冲输出[5].（c）/EA/Vpp（31脚）：/EA为片外法式存储器访选用端.当该引脚访问片外法式存储器时,应该输入的是低电平,要使89S51只访问片外法式存储器,这时该引脚必需坚持低电平；而在对Flash存储器编程时,用于施加Vpp编程电压[5].3.1.3单片机最小系统单片机最小系统是其他拓展系统的最基本的基础,单片机最小系统是指一个真正可用的单片机最小配置系统即单片机能工作的系统.对80S51单片机,由于片内已经自带有了法式存储器,所以只要单片机外接时钟电路和复位电路就可以组成了单片机的最小系统了.单片机的最小系统如图3.4所示.图3.4 单片机最小系统原理图3.2 超声波发射和接收电路设计超声波是一种振动频率超越20 kHz的机械波,它可以沿直线方向传布,而且传布的方向性好,传布的距离也较远,在介质中传布时遇到障碍物在入射到它的反射面上就会发生反射波[6].由于超声波的以上几个特点,所以超声波被广泛地应用于物体距离的丈量、厚度等方面[6].而且,超声波的丈量是一种比力理想的的非接触式的测距方法[6].当进行距离的丈量时,由装置在同一水平线上的超声波发射器和接收器完成超声波的发射与接收,而且同时启动按时器进行计数[7].首先由超声波发射探头向倒车的方向发射超声波并同时启动按时器计时,超声波在空气中传布的途中一旦遇到障碍物后就会被反射回来,当接收探头收到反射波后就会给负脉冲到单片机使其立刻停止计时[6.7].这样,按时器就能够准确的记录下了超声波发射点至障碍物之间往返传布所用的时间t（s）[7].由于在常温下超声波在空气中的传布速度年夜约为340m/s[7],所以障碍物到发射探头之间的距离为：S=340×t/2=170×t因为单片机内部按时器的计时实际上就是对机器周期T的计数,而本设计中时钟频率fosc取12MHz,设计数值N,则：T＝12/f osc=1μst=N×T＝N×0.000001（s）S＝170×N×T＝170×N/1000000（m）在法式中按式S＝170×N×T＝170×N/1000000计算距离.3.2.1 超声波发射电路设计超声波发射电路是由超声波探头和超声波放年夜器组成.超声波探头将电信号转换为机械波发射出去,而单片机所发生的40 kHz的方波脉冲需要进行放年夜才华将超声波探头驱动将超声波发射出去,所以发射驱动实际上就是一个信号的放年夜电路,本设计选用74LS04芯片进行信号放年夜,超声波发射电路如图3.5所示.图3.5 超声波发射电路。

毕业设计（论文）题目：基于单片机的超声波测距仪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，如测距和物位测量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的原理：由STC89C52控制定时器产生一定频率脉冲，计算从发射到接收回波时间，从而得到实测距离，数据处理采用，显示距离，语音播报。

关键词：超声波，距离测量，语音播报，单片机ABSTRACTIn the air medium, ultrasonic range finder sensor because of its good performance, low price, convenient use, in the field of robot positioning system, automatic vehicle navigation, vehicle safety driving assist system, city traffic management and management of expressway monitoring system, as well as river, well and warehouse and material level detection used in. Because the ultrasonic wave propagation is not susceptible to interference, energy consumption slow, medium of communication in the longer distance, which are often used for ultrasonic distance measurement, such as the location and level measurement can be achieved by ultrasound. Therefore, in-depth study of ultrasonic generation and propagation, the development of high performance ultrasonic transducer and its transceiver circuit, the ultrasonic detection technology development has very important real sense. This article introduces the design of control based on single chip ultrasonic ranging principle: control by STC89C52 timer produces a certain frequency pulse, calculated from transmitting to receiving echo time, so as to obtain the measured distance, data processing using the temperature compensation, four digital tube display distance, voice broadcast.KEYWORDS: ultrasonic, range measurement, voice broadcast, singlechip目录第1章绪论 ...................................................................................................................................1.1 课题设计目的及意义...........................................................................................1.1.1设计的目的............................................................................................................1.1.2设计的意义............................................................................................................1.2 国内外研究动态...................................................................................................1.3 本课题研究的主要内容....................................................................................... 第2章总体方案 ..........................................................................................................................2.1 方案选择................................................................................................................2.2 超声波测距仪的设计思路 ..................................................................................2.2.1 超声波测距原理 .................................................................................................2.2.2 超声波测距原理框图........................................................................................2.3 使用元件选择 ....................................................................................................... 第3章系统的硬件结构设计....................................................................................................3.1 STC89C52单片机的功能及特点........................................................................3.2 单片机最小系统...................................................................................................3.3 语音播报................................................................................................................3.4 显示单元................................................................................................................ 第4章系统的软件设计.............................................................................................................4.1 主程序流程图 .......................................................................................................4.2 超声波发生子程序和超声波接收中断程序 .....................................................第5章超声波测距接收.............................................................................................................5.1 HC-SR04模块.......................................................................................................5.2 T40、R40超声波传感器简介.............................................................................5.2.1 超声波传感器的基本介绍...............................................................................5.2.2 超声波传感器的主要应用...............................................................................5.2.3 超声波传感器的工作原理...............................................................................5.3 超声波发射电路...................................................................................................5.4 超声波接收电路...................................................................................................5.5 超声波接收过程...................................................................................................5.6 接收数据处理 ....................................................................................................... 第6章总结...................................................................................................................................... 致谢............................................................................................................................................... 参考文献 .......................................................................................................................................... 附录1原理图................................................................................................................................. 附录2主要源程序........................................................................................................................ 诚信声明第1章绪论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的快速发展，超声波在测距中的应用越来越广。

摘要随着社会的发展，人们对距离或长度测量的要求越来越高。

在社会生活中应用超声波测距技术已很广泛，如汽车倒车雷达、测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。

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，因而超声测距技术的研究和开发具有实际意义。

本文介绍了一种利用超声波测距的系统，该系统是一种基于STC12C2052 单片机的超声波测距系统，它根据超声波在空气中传播的反射原理，以超声波传感器为检测部件，应用单片机技术和超声波在空气中的时间差来测量距离。

该系统主要由主控制器模块、超声波发射模块、超声波接收模块和显示模块等四个模块构成。

通过单片机的I/O口控制超声波发射电路发出40KHz的超声波，反射波经由超声波检测接收电路、放大电路送入单片机外部中断端，通过计算超声波的发射和返回的时间，确定超声波发生器和反射物体之间的距离，完成测距。

该系统可实现4米内测距，盲区20厘米。

关键词：超声波；测距；单片机AbstractWith the development of society, the demand on the measurement of distance or length is increasing. It is applied widely by ultrasonic to measure distance,such as cars reversing radar，range finder and level measurement and so on.Because of the strong point of ultrasonic, low energy consumption,long distance transporting in media, thus it is practical and significant to measure distance by ultrasonic.In this paper ,it introduces a system to measure distance by ultrasonic,which is based on the STC12C2052.The theory is based on the principles of reflection of ultrasonic spreading in the air. The system uses ultrasonic sensors as a detector, and applies MCU and the time difference of ultrosonic spreading in the air to measure the distance. The system consists of the main controller module, ultrasonic transmitter module, ultrasonic receiver module and display module. The MCU I / O port controls ultrasonic transmitter to send 40 KHz ultrasonic, and the reflecting singal is received by the ultrasonic receiver circuit, and it is amplified,and finally,it starts the interruptor of the MCU.The MCU calculates the time of launch and return of ultrasonic to get the disctance between the ultrasonic generator and the reflective objects. The range of measurement is within four meters,with the blind spot of 20 cm。

第一章导言1.1项目设计的目的和意义设计的目的随着科学技术的飞速发展，超声波将广泛应用于测距仪中。

母丹在技术层面之前，人们可以利用的测距技术还是很有限的。

所以这是一个正在蓬勃发展，前景无限的技术和产业领域。

展望未来，超声波测距仪作为一种新型的非常重要和有用的工具，在各方面都将有很大的发展空间，它将朝着定位和精度更高的方向发展，以满足日益增长的社会需求。

比如声纳的发展趋势基本是:发展定位精度更高的被动测距声纳，以满足水下武器全隐蔽攻击的需要；继续发展低频线谱探测的潜艇拖曳线列阵声呐，实现超远程被动探测识别；发展更适合浅水的潜艇声纳，特别是解决浅水中的目标识别问题；大力降低潜艇自噪声，改善潜艇声纳工作环境。

毫无疑问，未来的超声波测距仪将与自动化和智能化融为一体，并与其他测距仪集成在一起，形成多测距仪。

随着测距仪的技术进步，测距仪会从简单的判断功能发展到学习功能，最后发展到创造力。

在新世纪，新型测距仪将发挥更大的作用。

1.1.2设计的意义超声波测距系统主要应用于汽车倒车雷达、机器人自动避障行走、建筑工地以及一些工业现场如液位、井深、管道长度等。

因此，研究超声波测距系统的原理具有重要的现实意义。

本课题的研究和设计可以进一步提高电路设计水平，加深对单片机的理解和应用。

1.2超声波测距仪的设计思路超声波测距的原理发射器发射的超声波以速度υ在空气中传播，到达被测物体时被反射并返回，被接收器接收。

它的往返时间为t，被测物体的距离可由s=vt/2算出。

由于超声波也是一种声波，其声速V与温度有关。

下表列出了几种不同温度下的声速。

使用时，如果温度变化不大，可以认为声速基本不变。

如果测距精度很高，就要进行温度补偿修正。

表1-1超声波速度与温度的关系 温度(℃) -30 -20 -10 0 10 20 30 100声速(米/秒) 313 319 325 323 338 344 349 3861.2.2超声波测距仪的原理框图如下单片机发出40kHZ 的信号，经超声波发射器放大后输出。

超声波测距仪论文romoting the construction of rule of law, but also the most basic development environment. Despite my good social order in General, but there are law-abiding consciousness, social order is not standard, regardless of faith, Twining visit visit and other outstanding problems. We want to actively promote the field of multi-level governance according to law, promote the continuous improvement of the social environment. To promote universal compliance. Actively foster the rule of law culture, carry out law publicity and education on honesty and trustworthiness, guide the masses and consciously abide by the law, failing to find method, problem-solving method, method of gradually changing the world, he is not looking for but someone "unspoken rules", formed all law law, abide by the good atmosphere. To strengthen the comprehensive management of public security. Deepening peace xingan construction, strongly against violence crime, mafia and seriouscriminal offences, to protect the legitimate rights and interests of citizens, legal persons, carry out criminal policy of temper justice with mercy, the maximum stimulating social vitality, and earnestly safeguard social harmony and stability. To resolve social conflicts by law. To further smooth channels of reporting social conditions andpublic opinion, improving regulation, arbitration, as well 班级 08341学号 08341035题目超声波测距仪的设计学院长安学院专业电气工程及其自动化学生姓名吴青青导师姓名邹洼牢romoting the construction of rule of law, but also the most basic development environment. Despite my good social order in General, but there are law-abiding consciousness, social order is not standard, regardless of faith, Twining visit visit and other outstanding problems. We want to actively promote the field of multi-level governance according to law, promote the continuous improvement of the social environment. To promote universal compliance. Actively foster the rule of law culture, carry out law publicity and education on honesty and trustworthiness, guide the masses and consciously abide by the law, failing to find method, problem-solving method, method of gradually changing the world, he is not looking for but someone "unspoken rules", formed all law law, abide by the good atmosphere. To strengthen the comprehensive management of public security. Deepening peace xingan construction, strongly against violence crime, mafia and seriouscriminal offences, to protect the legitimate rights and interests of citizens, legal persons, carry out criminal policy of temper justice with mercy, the maximum stimulating social vitality, and earnestly safeguard social harmony and stability. To resolve social conflicts by law. To further smooth channels of reporting social conditions andpublic opinion, improving regulation, arbitration, as well romoting the construction of rule of law, but also the most basic development environment. Despite my good social order in General, but there are law-abiding consciousness, social order is not standard, regardless of faith, Twining visit visit and other outstanding problems. We want to actively promote the field of multi-level governance according to law, promote the continuous improvement of the social environment. To promote universal compliance. Actively foster the rule of law culture, carry out law publicity and education on honesty and trustworthiness, guide the masses and consciously abide by the law, failing to find method, problem-solving method, method of gradually changing the world, he is not looking for but someone "unspoken rules", formed all law law, abide by the good atmosphere. To strengthen the comprehensive management of public security. Deepening peace xingan construction, strongly against violence crime, mafia and seriouscriminal offences, to protect the legitimate rights and interests of citizens, legal persons, carry out criminal policy of temper justice with mercy, the maximum stimulating social vitality, and earnestly safeguard social harmony and stability. To resolve social conflicts bylaw. To further smooth channels of reporting social conditions andpublic opinion, improving regulation, arbitration, as well 毕业设计(论文)诚信声明书本人声明:本人所提交的毕业论文《超声波测距仪的设计》是本人在指导教师指导下独立研究、写作的成果，论文中引用他人的无论以何种方式发布的文字、研究成果，均在论文中加以说明;有关教师、同学和其他人员对本文的写作、修订提出过并为我在论文中加以采纳的意见、建议，均已在我的致谢辞中加以说明并深致谢意。

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。

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。

矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。

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。

超声波测距摘要该超声测距系统采用芯片STC89C52作为系统的主控制器，利用NE555作为本系统的脉冲发射源，结合3位7段数码管液晶显示，达到了较大的测试距离和较高的测量精度，并能实时显示且无明显失真。

关键字: 超声波测距实时第1章设计题目与要求1.1 设计要求采用压电式超声波换能器，使用单片机作为控制器，完成超声波测距仪的软硬件设计。

1.2 基本要求：(1)具有反射式超声波测距功能，测量距离0.1m~3.0m；(2)测量距离精度：误差±1cm；(3) 利用LED数码管显示测试距离；(4)实时显示测量的距离，显示格式为：□.□□米第2章系统总体方案论证2.1 系统总体方案题目要求设计一个利用超声波反射原理测量距离的超声波测距仪，并且具有实时同步显示，由此本系统可以划分为发射、接收、显示、主控制模块共四大模块，如图2.1所示：图2.1系统基本方框图针对技术指标的需要，为使系统的测量距离更远、精度更高，提高系统的整体完善性，现对以上系统各个功能模块进行一一的方案论证：2.2 主控制模块2.2.1 主控制模块概述主控制器模块其实就是一个简化的嵌入式系统。

嵌入式系统一般指非PC系统，有计算机功能但又不称之为计算机的设备或器材。

它是以应用为中心，软硬件可裁减的，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。

嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器。

2.2.2 主控制模块方案选择根据以上知识，考虑到目前市场上比较常用的AVR、61、51三种微控制器，我们有如下三种方案可供选择。

方案一：AVR单片机AVR单片机种类丰富，有AT tiny、AT90S、ATmeg系列，各个系列又有不同的型号，价格较适中。

相对来说，比起51单片机来说资源较丰富，内部也有集成A/D ，有PWM 输出，但在系统进一步扩展方面不是很好，这类单片机主要应用于工业控制领域，在语音处理方面没有什么优势。

方案二：SPCE061A.凌阳单片机的资源相对来说比较丰富，32K ×16bitFlash ，两路D/A ，1个全双工异步串行口（UART ）方便其跟其他为控制通信。

本科毕业设计（论文）摘要本设计采用以AT89S58单片机为核心的低成本、高精度、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、预置子程序、发射子程序、接受子程序、显示子程序、语音播报子程序等模块组成。

发射模块发射超声波，接受模块接受回波，单片机计算距离，显示测量结果。

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。

超声波测距今年来得到了广泛的应用。

本设计的优点在于超声波明显特征是方向性好，穿透性强。

尤其是在光不透明的固体中，它碰到杂质或分界面就有显著地反射。

用超声波测距离时通过测量发射的超声波与接受到被测物体反射的回波之间的时间差来确定的。

关键词：AT89S51，超声波，测距Wireless Transmission of Ultrasonic RangefinderAbstractAt the core of the design using AT89S51 low-cost, high accuracy, Micro figures show that the ultrasonic range finder hardware and software design methods. Modular design of the whole circuit from the main program, pre subroutine fired subroutine receive subroutine. display subroutine modules form. SCM comprehensive analysis of the probe signal processing, and the ultrasonic range finder function. On the basis of the overall system design, hardware and software by the end of each module.A precision measuring distance design using ultrasonic technology is introduced in the article. Upon ultrasonic, good diretional ity and deep penetrability are two pearentfeatures, especially in nontrans parent solid body. Trasonic measurement the equation of time which is caused by the flexed return wave.Key words: AT89S51, Silent Wave, Measure Distance目录第一章绪论 (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超声波测距仪的现状和发展 (1)1.2.1发展历史 (1)1.2.2 研究现状 (3)1.3本课题研究的主要内容 (3)第二章系统方案论证 (4)2.1超声波测距仪的设计思路 (4)2.1.1超声波测距原理 (4)2.1.2超声波测距仪原理框图 (4)2.1.3课题设计的要求 (4)2.2超声波测距方法的选择 (4)2.3超声波发生器选择 (6)2.4超声波接受传感器 (6)2.5显示单元选择 (6)2.6语音播报电路选择 (7)2.7温度传感器的选择 (7)第三章系统的硬件结构设计 (9)3.1 AT89S51单片机的功能及特点 (9)3.1.1主要性能参数 (9)3.1.2功能特性概述 (9)3.2单片机最小系统 (10)3.3单片机测距原理 (11)3.4超声波发射电路 (12)3.5超声波检测接收电路 (13)3.6温度补偿电路 (14)3.7显示单元电路 (15)3.7.1 12864液晶资料 (16)3.7.2 12864液晶基本特性 (16)3.8语音播报电路 (17)3.9无线发射与接收电路 (18)3.9.1APC240无线通信模块主要特点 (18)3.9.2APC240无线通信模块主要技术指标 (19)第四章系统的软件设计 (20)4.1超声波测距仪的算法设计 (20)4.2主程序流程图 (20)4.3超声波发生子程序和超声波接收中断程序 (22)4.4系统的软硬件的调试 (24)总结 (25)致谢 (27)参考文献 (28)附录一超声波测距电路原理图 (30)附录二程序清单 (31)第一章绪论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的快速发展，超声波将在测距仪中的应用越来越广。

前言超声波测距器，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，也可用于如液位、井深、管道长度的测量等场合。

要求测量范围在0.10-5.00m，测量精度1cm，测量时与被测物体无直接接触，能够清晰稳定地显示测量结果。

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。

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此设计主要对利用超声波测距来对汽车倒车应用的介绍，能测量并显示车辆后部距障碍物的距离，并能发出“嘟嘟”声报警。

汽车倒车测距仪，能测量并显示汽车后部障碍物离汽车的距离。

该仪器由单片计算机控制电路、超声波发射电路、超声波接收电路、报警电路、数显电路以及壳体构成。

随着汽车的日益普及, 停车场变的越来越拥挤。

这些低速行驶的车辆与其它车辆非常接近,在停车场穿行、掉头或倒车时碰撞和拖挂的事故时有发生, 在夜间时则更显突出。

本设计正是针对这一状况提出了基于AT89S51单片机控制的汽车倒车报警器的设计方案。

本设计针对超声波来测量距离，通过发射和接收到超声波的时间间隔来算出即时的车尾距障碍物的距离，本文介绍了超声波发射电路、超声波接收电路、显示电路的硬件设计和整个系统的软件设计。

一、设计思路超声波传感器及其测距原理：超声波是指频率高于20KHz的机械波。

为了以超声波作为检测手段，必须产生超生波和接收超声波。

完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声波换能器或超声波探头。

超声波传感器有发送器和接收器，但一个超声波传感器也可具有发送和接收声波的双重作用。

超声波传感器是利用压电效应的原理将电能和超声波相互转化，即在发射超声波的时候，将电能转换，发射超声波；而在收到回波的时候，则将超声振动转换成电信号。

超声波测距的原理一般采用渡越时间法TOF（timeofflight）。

超声波测距毕业设计论文超声波测距毕业设计论文引言：在现代科技的推动下，各种测距技术得到了广泛的应用，其中超声波测距技术因其高精度、非接触等特点而备受关注。

本文将探讨超声波测距技术在毕业设计中的应用，并对其原理、方法和实验结果进行详细介绍。

一、超声波测距的原理超声波测距是利用超声波在空气中传播的特性来测量距离的一种技术。

超声波是一种频率高于人类听觉范围的声波，其传播速度与介质的密度和弹性有关。

在超声波测距中，通常使用超声波发射器发射一束超声波，经过被测物体后，超声波被接收器接收到。

通过测量超声波的传播时间，即可计算出被测物体与发射器的距离。

二、超声波测距的方法1. 时间差法时间差法是最常用的超声波测距方法之一。

该方法通过计算超声波从发射器到接收器的传播时间差来确定距离。

具体实现时，发射器发射超声波后，接收器开始计时，当接收到超声波信号后停止计时。

通过测量计时器的数值，可以得到超声波的传播时间，从而计算出距离。

2. 相位差法相位差法是另一种常用的超声波测距方法。

该方法通过测量超声波在传播过程中的相位差来确定距离。

具体实现时，发射器发射超声波信号，在接收器接收到超声波信号后，通过计算超声波信号的相位差，可以计算出距离。

三、超声波测距的应用超声波测距技术在工业、医疗、安防等领域都有广泛的应用。

1. 工业领域在工业领域，超声波测距技术可用于测量物体的距离、厚度、速度等参数。

例如，可以用于测量液体中的液位，以便控制液体的供应和排放；还可以用于测量物体的厚度，以便判断物体是否合格。

2. 医疗领域在医疗领域，超声波测距技术被广泛应用于超声诊断。

通过超声波的反射和传播时间，可以获取人体内部组织和器官的图像，从而实现对疾病的诊断和治疗。

3. 安防领域在安防领域，超声波测距技术可用于人体检测和距离测量。

例如，可以用于人体检测门的设计，以便实现对人员进出的自动控制；还可以用于测量人员与设备之间的距离，以便实现对人员的安全保护。

中文摘要本论文比较详细介绍了一种基于单片机的超声测距设计系统，可以用于智能停车场作为车位是否有车的传感器。

该系统是以空气中超声波的传播速度为确定条件，利用发射超声波与反射回波时间差来测量待测距离。

本系统的安装和使用较方便，价格便宜，并可与无线测控系统配合使用，有非常广阔的应用前景。

咨询淘宝：励科单片机设计工作室本文的超声波测距仪主要是依据智能停车场来设计，但也可以稍加改动用于其他用途。

超声测距仪的设计原理是以得到更好的系统性能为目的的。

为达到不同的测距范围，单片机可以根据软件来设置远近两种发射模式，即近距离测量时使用8个脉冲串，远距离测量时使用32个脉冲串来增强回波信号，根据回波信号特点来得到了最佳接收机的组成。

论文简单讲述了超声波检测的发展和原理，介绍超声传感器的工作原理及特性，并对于影响测距系统的一些主要参数进行了说明。

在介绍超声测距系统功能的基础上，提出了系统的总体构成。

针对测距系统发射、接收、检测、显示部分的总体设计方案进行了论证。

介绍了AT89S51单片机在系统中的应用，分析了系统各部分的硬件及软件实现。

最后测距仪进行验证。

各主要技术指标均达到设计要求。

该测距仪对室内停车场有限范围的距离测量具有较高的精度和可靠性，最后文中分析了误差产生的原因及如何对系统进行完善提出了一些改进建议。

关键词:超声波;智能停车;超声传感器;超声测距;单片机ABSTRACTThe thesis introduces a kind of ultrasonic distance meter System in detail based on microcontroller.It can be used as smart car parking sensors. The system could measure certain distance with the time between transmit wave and reflected wave on condition in which the speed of transmitting wave is fixed.It is easy to be installed and applied,low in price and capable of being used in combination with telemetering telecontrol system and has extensive application prospects.This ultrasonic range finder in the article is mainly designed based on the smart parking, but it may also be modified for other purposes.The scheme of each part is designed to acquire better performance of the ultrasonic range finder. In order to meet the different distance range,it arranges two transmitting modes in accordence with software in mieroeontroller:high gain reflceted wave to far mode with thirty two Pulses, while low gain reflceted wave to near mode with eight pulses.We get optimum receiver that is based on the characters of the receiving waves.This paper summarizes the development and foundational principle of ultrasonic detection. Then it presents the working mechanization and charaeters of ultrasonic sensor. At the same time, it discusses a number of main technical parameters.Moreover, it proposes the whole structure of the system by introducing the function of ultrasonic distance meter.And then the transmission, receive, detection, display seheme of this distance meter system is brought out. Special after the application of AT89S51 microcontroller, it analyzes the hard ware and software realization of eachpart in this system.Finally the main technical indexes meet the design requirements.It is proved by experiments that the design of the ultrasonic range finder provided with high aceuracy and reliability in the smart parking station inside.In the end,thefurther measures of modification are presented.Key Words: Ultrasonic wave;smart car parking;Ultrasonic sensor;Ultrasonic distance measurement system;Signal chip computer.目录第一章绪论 (1)1.1课题介绍 (1)1.2题设计内容及预期的目标 (5)1.3论文内容简介 (5)第二章超声测距系统设计 (7)2.1超声波和超声波传感器 (7)2.1.1超声波 (7)2.1.2超声波传感器结构 (10)2.1.3超声波传感器的主要参数介绍及选择 (13)2.2超声测距仪原理及测量方法 (14)2.3超声波测距系统主要参数论述 (16)2.3.1工作频率 (16)2.3.2指向角介绍 (16)2.3.3温度介绍 (16)2.3.4发射脉冲宽度介绍 (17)2.4总体设计 (17)2.5本章小结 (19)第三章超声波测距仪硬件设计 (21)3.1发射部分电路设计 (21)3.1.1发射电路的方案论述 (21)3.1.2发射电路 (22)3.1.3分析计算 (23)3.2接收模块 (25)3.2.1前置放大电路 (26)3.2.2带通滤波电路 (28)3.2.3比较检测电路 (30)3.3 显示模块 (31)3.4超声波距离探测器总体电路 (32)3.4.1超声测距仪设计具体细节 (32)3.4.2总体电路设计 (34)3.5本章小结 (34)第四章超声波测距仪软件设计 (35)4.1软件设计原理及总体设计 (35)4.1.1 软件设计原理 (35)4.1.2软件总体设计 (36)4.2测距仪单片机主程序 (36)4.3测距仪子程序 (39)4.3.1超声波发射子程序 (39)4.3.2距离计算 (39)4.3.3比较程序 (42)4.3.4乘法计算程序 (42)4.3.5外部中断子程序 (43)4.3.6定时器中断子程序 (44)4.4本章小结 (45)第五章结束语 (47)附录超声波测距探测器设计电路图 (48)参考文献 (I)致谢 (I)吉林工程技术师范学院毕业论文第一章绪论1.1课题介绍社会在进步，随着经济生活的发展，随着人们生活水平的提高，在当今社会，车辆已经逐渐成为了人们日常生活中至关重要的一部分，我们知道我们越来越离不开汽车了，以车代步已经成为生活的一部分。

超声波测距仪设计论文毕业论文目录前言.............................................. 错误!未定义书签。

第一章超声波测距系统工作原理 (3)第一节超声波概述 (3)第二节超声波传感器简介 (4)一、压电式超声波传感器 (4)第三节超声波传感器原理 (6)一、测距原理 (6)二、超声波测量中盲区及近限和远限 (6)三、提高测距仪的措施 (7)第四节超声波测距仪系统设计 (8)一、论文设计容 (8)二、硬件设计容 (8)第五节本章小结 (9)第二章系统硬件设计 (10)第一节电路原理设计 (10)一、设计总体思路 (10)第二节主要元器件介绍 (10)一、单片机STC89C52 (10)二、超声波传感器HC-SR04 (12)三、显示电路LCD1602 (14)四、按键电路 (21)五、下载电路 (21)第三节本章小结 (22)第三章系统软件设计 (24)第一节软件设计总体方案 (24)一、主程序设计总体思路 (24)二、测距子程序软件设计 (25)三、显示程序设计 (26)四、按键程序设计 (28)第二节本章小结 (30)第四章超声波测距的误差分析 (31)第一节超声波测距测量结果 (31)一、测量结果 (31)二、误差分析 (31)第二节本章小结 (33)结论.............................................. 错误!未定义书签。

致谢.............................................. 错误!未定义书签。

参考文献.. (34)附录 (35)一、英文原文 (35)二、英文翻译 (41)三、电路图 (46)四、源程序 (47)第一章超声波测距系统工作原理第一节超声波概述声音是与人类生活紧密相联的一种自然现象，人们对声音早有认识，在人们的日常生活中存在着各式各样的声音。

在科学史上，声学是发展最早的学科之一。

基于单片机的超声波测距系统设计毕业论文 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】基于51单片机的超声波测距系统设计学院：专业：姓名：指导老师：信息学院测控技术与仪器学号：职称：二○一二年五月诚信承诺书本人郑重承诺：本人承诺呈交的毕业设计《基于51单片机的超声波测距系统设计》是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。

本人签名：日期：年月日基于51单片机的超声波测距系统设计摘要本次系统的设计主要包括两部分，即硬件电路和软件程序。

硬件电路主要包括单片机电路、发射电路、接收电路、显示电路和电源电路等。

本次设计采用以AT89C51单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪的硬件电路。

整个电路采用模块化设计，由信号发射和接收、供电、显示等模块组成。

发射探头的信号经放大和检波后发射出去，单片机的计时器开始计时，超声波被发射后按原路返回,信号被接受电路接受,然后被单片机接收,计数器停止工作并得到时间。

软件程序主要由主程序、预置子程序、发射子程序、接收子程序、显示子程序等模块组成。

它控制单片机进行数据发送与接收，实现数据正确显示在数码管上。

另外程序控制单片机消除各探头对发射和接收超声波的影响。

相关部分附有硬件电路图、程序流程图。

实际的环境对超声波有很大的影响，如外部电磁干扰电源干扰信道干扰等等，空气的温度对超声波的速度影响也很大，此外供电电源也会使测量差生很大的误差。

由于知识面有限，作品还有许多可以改进的地方，希望在日后的学习中能将作品完善的更好。

关键词:AT89C51;超声波;测距51 MCU-based Ultrasonic Ranging System DesignAbstractThe system's design includes two parts, namely the hardware circuit and software hardware circuit includes a microcontroller circuit, the transmitting circuit, the receiving circuit, display circuit and the power supply circuit. The design uses AT89C51 microcontroller as the core of low-cost, high-precision, miniaturization of digital hardware circuit of the ultrasonic range finder. The entire circuit is modular in design, by the signal transmitter and receiver, power supply, display modules. Transmitted probe signal is amplified and detector were launched out single-chip timer is started, the ultrasonic was launched after the original way back, a signal is accepted by a receiving circuit, then MCU receivesthe counter stop working and time. Software program from the main program, preset subroutine emission subroutine, receive subroutine, subroutines modules. It microcontroller to send and receive data, data display correctly in the digital control. In addition, program-controlled microcontroller to eliminate the impact of the probe for transmitting and receiving ultrasonic waves. With relevant parts of the hardware circuit diagram, process flow chart.Actual environment has a great influence on the ultrasonic waves, such as an external electromagnetic interference power interfering channel interference, etc., the temperature of the air is also a great influence on the speed of the ultrasonic addition, the power supply to the measured differential raw large errors. Due to the limited knowledge, works there are many areas for improvement, can work better in the future study.Keywords: AT89C51;Ultrasonic;Ranging目录1.绪论课题背景及重要意义近年来，随着电子测量技术的发展，运用超声波作出精确测量已成可能。

撰写人：硕1 引言我们生活的世界充满了各种可听的声信号。

在科学史上，人们很久以前对声音信号就有了认识，声学是最早发展的学科之一。

我国两千多年前的先时期，在乐律和乐器的研究方面，对声学的发展做出了重要的贡献。

在国外，19世纪，声学已成为具有现代意义的科学并发展到相当高的水平。

然而由于超声是人耳听不到的信号，直到18世纪，人们在研究蝙蝠、海豚等动物时，才推测自然界中存在超声。

现代声学已经涵盖了从10-4Hz—1014Hz的频率围，相当于从大约3小时振动一次的次声到波长短于固体中原子间距的分子热振动，即跨越了1018量级的宽广频段。

频率高于人类听觉上限频率(约20000Hz)的声波，称为超声波,或称超声。

现代科技的迅速发展对检测技术提出了更高的要求，各种计量检测技术都向非接触、高灵敏度、智能化、微型化方向发展。

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。

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。

不仅在工业中，在日常生活中超声测距也有着广泛的应用。

本设计就是一种利用超声波作为媒介的测距装置，它能够通过单片机的控制来进行测距并可以数码显示。

其优点是使用方便，精度高，可编程控制，可用于危险场地等的非接触式测距。

2超声技术的发展与应用2.1 超声技术的发展利用超声波测量己知基准位置和目标物体表面之间距离的方法，称为超声波测距法。

利用超声波作为定位技术是蝙蝠等一些无目视能力的生物作为防御与捕捉猎物生存的手段，也就是由生物体发射不被人们听到的超声波(20kHz以上的机械波)，借助空气媒质传播由被待捕捉的猎物或障碍物反射回来的时间间隔长短与被反射的超声波的强弱判断猎物性质或障碍位置的方法。

由于超声波的速度相对于光速要小的多，其传播时间就比较容易检测，并且易于定向发射，方向性好，强度好控制，因而人类采用仿真技能利用超声波测距。