基于单片机的超声波测距

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基于单片机的超声波测距

摘要: 超声波具有指向性强，能量消耗缓慢，传播距离较远等优点，所以，在利用传感器技术和自动控制技术相结合的测距方案中，超声波测距是目前应用最普遍的一种，他广泛应用于防盗、倒车雷达、水位测量、建筑施工工地以及一些工业现场。

本课题详细介绍了超声波传感器的原理和特性，以及STC公司的STC89C52的单片机的性能和特点，并在分析了超声波测距的原理的基础上，指出了设计测距系统的不足并加以改进，将温度引起的误差考虑在内并且加以修正，给出了以STC89C52单片机为核心的低成本、高精度、液晶显示超声波测距系统的硬件电路和软件设计方法。该系统电路设计合理、工作稳定、性能良好、检测速度快、计算简单并且做到了可设计报警范围的功能,在测量精度方面能达到工业使用的要求。

关键词：单片机；液晶显示；报警；测距

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% u: `! z3 E) n  gAbstract

Ultrasound has a strong point, the energy consumption of the slow spread of the advantages of distance, so the use of sensor technology and automatic control technology, the program combines distance, ultrasonic distance measurement is the most common one, and he widely used in security, parking sensor, water level measurement, construction sites and some industrial sites.
. ]$ H. C8 G0 @- K7 d7 \& o/ [This subject introduces the principles and characteristics of ultrasonic sensors, and microcontroller STC89C52 STC's peRFormance and characteristics, and the analysis of the ultrasonic distance measurement based on the principle that the lack of design ranging system and make improvements, will into account the error due to temperature and should be amended to STC89C52 given low-cost microcontroller as the core, high-accuracy, liquid crystal display ultrasonic ranging system of hardware and software design methods. The system circuit design is reasonable, stable, good performance, fast detection of simple calculation and can be designed to achieve the alARM range of functions to achieve precision in the measurement requirements for industrial use.
7 e& |9 ]! ?2 N. N1 MKeywords: microcontroller; LCD display; alarm; ranging

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目 录

1 绪 论        6

1.1 研究的背景        6

1.2研究的主要内容        6

1.3应解决的关键问题        6

2 电路方案论证        6

2.1方案比较        6

2.1.1 激光测距        6

2.1.2 超声波测距        7

2.2电路总体方案        7

3单片机概述        8

3.1 STC89C52主要性能        8

3.2 STC89C52外部结构及特性        8

3.3 STC89C52内部组成        9

4 超声波测距模块        11

4.1 超声波传感器介绍        11

4.2 HC-SR04超声波测距模块的性能特点        12

4.3 HC-SR04的管脚排列和电气参数        13

4.3.1 管脚简介        13

4.3.2 HC-SR04的电气参数        13

4.4超声波时序图        13

5系统硬件电路设计        15

5.1单片机最小系统         15

5.1.1 STC89C52芯片        15

5.1.2 复位电路        15

5.1.3 晶振电路        16

5.2 驱动显示电路及报警电路        17

5.2.1  1602LCD液晶显示屏        17

5.2.2 蜂鸣器报警        18

5.3 HC-RS04超声波测距原理        19

5.4 5V稳压电路        19

5.5温度检测电路        20

5.5.1 温度检测方案的分析        20

5.5.2 数字温度传感器DS18B20简介        20

5.5.3 DS18B20的结构及电路        20

6系统程序的设计        21

6.1主程序        21

6.2显示数据子程序        22

6.3报警子程序        22

6.4按键子程序        23

结 论        25

参考文献        26

附 录（A）        27

附 录（B）        28

致 谢        46

1 绪 论
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1.1 研究的背景

单片机技术的迅速兴起与蓬勃发展，其稳定、安全、高效、经济等优点十分突出，所以其应用也十分广泛。单片机已经无处不在、与我们生活息息相关，并且渗透到生活的方方面面，如空调、VCD机、手机、微波炉、自动洗衣机及汽车电子设备等。单片机的特点是体积较小，也就是其集成特性，其内部结构是普通计算机系统的简化，增加一些外围电路，就能够组成一个完整的小系统，单片机具有很强的可扩展性。它具有和普通计算机类似的、强大的数据处理功能，通过使用一些科学的算法，可以获得很强的数据处理能力。所以单片机在工业应用中，可以极大地提高工业设备的智能化、数据处理能力和处理效率，而且单片机无需占用很大的空间。

同时，随着社会的发展和进步，超声波测距系统日益重要，应用范围迅速扩大，由于超声测距是一种非接触检测技术，不受光线、被测对象颜色等的影响，在较恶劣的环境（如含粉尘）具有一定的适应能力，因此用途极度广泛。在测绘地形图，建造房屋、桥梁、道路、开挖矿山、油井等，倒车雷达、建筑施工工地以及一些工业现场，例如液位、井深、管道长度等场合应用比较普遍。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。

1.2研究的主要内容
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课题《基于单片机的超声波测距》由51单片机最小系统、超声波测距模块、驱动显示电路、5伏直流稳压电路、温度传感器等组成。利用超声波测距模块HC-SR04测量距离，并对数据进行分析处理，传给51单片机，再通过1602 LCD显示出来，同时电源部分采用5V稳压直流电源。

1.3应解决的关键问题
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1、对主要硬件电路设计、制作实物时拟解决的关键问题是：温度等外界干扰对测距精度的影响。

2、超声波测距采用软件编程实现，通过仿真验证其正确性。

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2 电路方案论证

  t8 h/ t' G4 d8 y8 }# C2.1方案比较

2.1.1 激光测距

激光测距一般采用两种方式来测量距离：脉冲法和相位法。脉冲法测距的过程：测距仪发射出的激光经被测量物体的反射后又被测距仪接收，测距仪同时记录激光往返的时间，光速和往返时间的乘积的一半，就是测距仪和被测量物体之间的距离。相位法测距的过程：用无线电波段的频率，对激光束进行幅度调制并测定调制光往返测线一次所产生的相位延迟，再根据调制光的波长，换算此相位延迟所代表的距离，即用间接方法测定出光经过往返测线所需的时间。

2.1.2 超声波测距
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超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射电到障碍物的实际距离，可见这与雷达测距原理相似。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，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。

从以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计也比较简单，故采用了方案二。

2.2电路总体方案

图2.1是电路总体框图，包括51单片机最小系统，HC-SR04超声波测距模块，1602 LCD显示电路，蜂鸣器，按键电路。

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fofofox

看看，我也做过，但是用串口显示的

chencol

谢谢分享