基于单片机的超声波测距仪设计.doc

摘要:随着生物仿生技术的逐步推广和科技的不断发展，超声波技术越来越多的被应用于先进电子产品进入社会生活及工业制造领域。本篇论文主要研究的是依据超声波回声反射原理而设计的超声波测距仪系统。由于无论是社会生活中还是工业生产中，最常见的测距环境是地面大气环境，而超声波在空气中的传播较为稳定且灵敏度高指向性好，所以利用超声波设计测距仪有很强的实用性。而在实际测量过程中，超声波测距仪相较于其他仪器也更为灵活方便，能耗更低，抗干扰性更强，所以十分具有发展前景。

本次设计以AT89C52单片机为核心，利用其强大的计算功能和控制功能，配合HC-SR04超声波模块、蜂鸣器报警装置以及数码管显示装置，实现了对超声波测距仪的设计。通过单片机发送脉冲启动内部定时器装置，同时触发超声波发射装置，发出的超声波在空气介质中运行一段时间碰到障碍物后被反射，由超声波接收端口检测接受，一旦接收到反射波，计数器即停止计数便可得到超声波往返所需时间，进而便可以通过计算得到所测距离结果，并通过4位数码管显示测距结果。本次设计包括硬件设计与软件设计两大部分，分别阐述了硬件元器件的选型与电路连接原理，模块化流程图设计与编程实现。通过软件和硬件，把各功能模块连接成一个整体，较完整地完成了设计要求，使系统得以稳定运行，仪器也可以实现量程范围内的精准测距。 最后，就本次研究所存在的问题进行了分析，并提出了系统的优化改进方案。

关键词：超声波，AT89C52单片机，HC-SR04超声波模块

目  录

摘  要

ABSTRACT

第一章 绪论-1

1.1 项目研究背景及意义-1

1.2 国内外研究现状-1

1.3 超声波的特性-2

1.4 测距原理分析-4

1.5 超声波传感器原理-5

第二章 总体方案设计-7

2.1 总体方案设计-7

2.2 系统总体设计框图 -8

第三章 硬件电路设计-9

3.1 硬件总体设计-9

3.2 主控制模块-9

3.3 单片机的选型与设计-10

3.4电源电路设计-11

3.5时钟电路的设计-11

3.6复位电路的设计-12

3.7报警电路的设计-12

3.8数码管显示模块-13

3.9超声波模块设计-13

3.9.1超声波发生器选型-13

3.9.2超声波接收传感器选型-14

3.9.3超声波测试模块-14

3.9.4 超声波模块电路图-16

3.10 本章小结-16

第四章 软件设计-17

4.1 软件设计总体思路-17

4.2 主程序设计及其流程图-17

4.3子程序设计与流程图-18

4.4超声波探测程序流程图-20

4.5 程序分析-20

4.5.1 距离计算-20

4.5.2 独立按键程序-21

4.5.3 按键处理显示程序-22

4.5.4 报警程序-24

4.5.5 超声波测距离程序-24

4.5.6 主函数程序-25

4.6 本章小结-27

第五章 调试与结论-27

5.1 系统整体调试-27

5.2 系统的误差分析-28

5.2.1 声速引起的误差-28

5.2.2 单片机时间分辨率的影响-29

5.3 提高测量精度的方法-29

5.4 系统性能改善和增大测量距离讨论-30

第六章 总结-31

参考文献-32

致    谢-33