基于单片机的超声波测距系统

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

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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 ............................................. 4

2、总体设计方案及论证 ............................................. 9

2.1 总体方案设计 .............................................. 9

3、硬件实现及单元电路设计 ........................................ 11

3.1 电路总体设计 .............................................. 11

3.2电源电路设计 .............................................. 11

3.3超声波测试模块 ........................... 错误！未定义书签。

3.3.1 超声波的特性 ....................... 错误！未定义书签。

3.3.2超声波换能器 ........................ 错误！未定义书签。

3.4超声波传感器原理 ......................... 错误！未定义书签。

3.5测距分析 .................................................. 12

3.6 STC89C52单片机简介 ....................................... 13

3.7单片机最小系统 ............................................ 14

3.8时钟电路的设计 ............................................ 14

3.9复位电路的设计 ............................................ 15

3.10声光报警电路的设计 ....................................... 15

3.11数码管显示模块 ........................................... 16

4、软件设计 ...................................................... 17

4.1 主程序工作流程图 .......................................... 17

总结 ............................................................. 19

参考文献 ......................................................... 19

附件1: 原理图 ................................................ 20

附件2：源程序 ................................................ 20

附件3：实物图 ................................................ 30

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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

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1、绪论

1.1设计目的意义及应用

1. 设计目的

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。但就目前的技术水平来说，测距的范围还十分有限，因此超声波测距仪作为一种新型工具还具有很大的发展空间，利用超声波检测往往比较迅速、方便、简单，并且在测量精度上也可以达到工程要求，因此在工业生产上可以得到广泛应用。

2．设计的意义及应用

超声波测距是一种非常典型的非接触测量方法，与激光、红外等测距相比， 超声波不易受到周围环境的影响，适用于电磁干扰、灰尘或烟雾的恶劣环境的测量，在识别透明及反射性差的物体上也更具有优势。由于声波在空气中传播速度较慢，对于时间测量精度的要求远小于激光测距、微波测距等系统，因而超声波测距系统更容易实现、超声波系统结构简单和造价低，因此在各种场合均得到广泛应用。例如，倒车雷达、液面监控、管道测量、箱体位置监控等

1.2国内外发展状况

社会在进步，随着经济生活的发展，随着人们生活水平的不断提高，现如今社会，汽车已经渐渐的成为了人们日常生活中重要的一部分，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。关于汽车的各种新技术也层出不穷，但是放眼望去，绝大多数的厂家和研究机构的研究方向过多的集中在了设备本来已经相当高级的车上。而在平日的生活当中我经常会遇到这样的问题，如来到一个大型的停车场，要来购物或者有非常着急的事情，但是却往往找不到要停车的位置[6]。然而现在通常在有的有显示空车位停车场当中又不能智能引导汽车走到空着的车位。在这种特殊的情况下，有通常会发生各种各样棘手问题而束手无策，譬如：有很多车会堵在停车场门口处，又譬如浪 第 4 页

费了很长时间找到车位又被其他车辆所占据，会导致打架的事情，直接导致家用车货车的搁浅，引起极大的不便。再如长时间驾驶后在没有需要的停车位置的情况下停车休息，由于极度疲劳导致的贵重钱物丢失现象以及大型长途货车在停车场门口马路很窄的情况下由于很多待于停车的车辆堵车引起的倒车不便等等。针对这些具体而实际的问题提出解决方案，节约资源时间，所以我们做一个智能车辆引导系统更具有现实意义。

随着计算机技术、自动化技术发展，测距与识别问题在工业中变得十分重要。例如，传统的如钢卷尺接触式测量仪器在测量一定距离时，这种仪器对高于3m的顶板安设困难，且测量不准确；对于横向变形量的测量，若安设于两侧之间，则妨碍人、车来往，如果不固定安设装，则测量精度很低，难以监测微小变形。在自动化装配、检测、分类、加工与运输等过程中，要对随意放置的工件进行作业，这就必须对工件的位置、形状、姿势、种类自动地进行判别，尤其在在工件运输过程中进行识别，则问题更为复杂与困难，因此人们急切需要各种非接触式的测距仪[7]。

我们目前的非接触式测距仪常采用超声波、激光和雷达，红外线等。但激光和雷达测距仪造价偏高，红外线测量距离又太短，不利于广泛的普及应用，在某些应用领域有其局限性，相比之下，超声波方法具有明显突出的优点：

1.对于设计停车场来说，超声波的传播速度仅为光波的百万分之一，并且指向性强，能量消耗缓慢，因此可以直接测量较近目标的距离，很合适；

2.针对停车场停车当中有的车有天窗，是玻璃或其他透明物质制的。超声波对色彩、光照度不敏感，可适用于识别透明、半透明及漫反射差的物体(如玻璃、抛光体)；

3.停车场应该是日夜工作的，超声波对外界光线和电磁场不敏感，可用于黑暗、有灰尘或烟雾、电磁干扰强、有毒等恶劣环境中；

4.超声波传感器结构简单、体积小、费用低、信息处理简单可靠，易于小型化与集成化，并且可以进行实时控制。

因此，超声波方法作为非接触检测和识别的手段，已越来越引起人们的重视。在机器人避障、导航系统、机械加工自动化装配及检测、自动测距、无损检测、超声定位、汽车倒车、工业测井、水库液位测量等方面已经有了广泛的应用[8]。

超声检测的原理主要是利用超声波作为载体，即通过超声在媒质中的传播、散射、吸收、波形转换等，提取反映媒质木身特性或内部结构的信息，达 第 5 页