【】本论文以超声波测距仪为研究对象，以检测传感器为主要的模块，以AT89C51单片机为主要模块，同时利用温度模块进行距离补偿，通过液晶和蜂鸣器实现显示距离，同时进行声音报警提示当前距离。首先对超声波测距仪的硬件电路进行详细的设计，硬件电路主要有超声波距离检测电路、控制电路、按键设置、显示和蜂鸣器以及温度补偿；然后整个测距系统需要实现的功能，对软件算法进行详细的设计，主要是根据超声波传感器和单片机之间的数据传输特点实现对程序算法的编写，最后利用联合仿真软件Proteus，对设计的硬件电路和软件算法进行验证，结果证明设计的超声波测距系统能够很好的实现对距离的检测与实现，同时能够利用蜂鸣器进行报警，利用按键对报警距离进行实时设置。
目 录
一、引言.1
（一）研究背景.1
（二）研究内容.1
二、系统总体方案设计. . .2
（一）总体方案设计2
（二）距离检测传感器2
三、系统硬件设计.5
（一）单片机主控电路设计.5
（二）超声波检测电路电路设计.4
（三）显示电路设计.6
（四）按键电路设计.7
（五）报警电路设计.7
四、系统软件设计.9
（一）主程序设计.9
（二）子程序设计11
五、实物的制作与调试12
结束语15
致 谢16
参考文献17
附录一：总接线图.18
附录二：程序19
一、引言
（一）研究背景
传统的测量距离具有很大缺点，如电极易被电解、腐蚀、不灵敏；标尺受潮、弯曲、折断；测量镜易碎、模糊不清等缺点。但超声波系统能够很好的克服上述一些缺陷，该超声波系统具有方向性好、强度大、操作简单、数据误差小、外界干扰小、传输距离远等优点。因此该系统被广泛应用到勘探测量、建筑施工、道铁施工、矿山开挖、安全防范、机器人定位和工业控制等领域。
本文详细地阐述了超声波传感器基本原理和特性，STC89C51系列具有的特色和功能，在分析利用超声波被测距的基础上，根据以往传统测距的不足，提出新型测距方法、方案和
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对原有测距不足的改进方法，并将温度设为考察范围之内。
（二）研究内容
论文以超声波检测传感器为核心，将检测的数据实时传送给核心控制芯片，在内部对距离机械能判断，实时控制显示和报警模块，论文研究的主要内容。
1、分析汽车防撞系统的功能需求，对模块方案进行选择确定，然后是汽车防撞系统的总体方案进行设计。
2、根据要求学习不同的模块，主要有超声波的检测原理、单片机控制原理、显示等原理。
3、在总体设计的基础上对硬件电路进行设计，包括超声波距离检测电路、单片机电路、按键电路、显示和报警电路等。
4、根据时间需要实现的功能，对软件算法进行设计，利用KEIL和C语言对算法进行详细设计。
5、通过Proteus对设计进行验证，然后撰写论文。
二、系统总体方案设计
（一）总体方案设计
论文利用超声波的回波特性，对周围的距离值进行实时检测，同时还可以对距离值进行蜂鸣器报警提示，而且将检测到的数据在LCD上进行显示，而且对于蜂鸣器的报警界限可以通过利用按键进行设置，分别可以进行上限和下限按键设置，系统的整体框图如图21所示, 整体一共分为个6模块。


图21 系统整体框图
距离检测模块与单片机模块是两个核心部分，利用距离检测传感器原理对周围障碍物进行实时检测，将收到的数据传送的单片机然后控制峰鸣和显示器；按键模块主要是根据你想要的距离进行设计；报警模块主要是对你说设置的距离进行报警或者显示。
（二）距离检测传感器
我们主要选择HC—SR04测距传感器，在整个测试电路中，其发射端是发出一些列的脉冲波，宽度为时间间隔，主要与所测物体距离大小等有关，被测物距离小，脉冲宽度小，输出脉冲的个数少，反之相反。利用超声测距主要有2种方法：第一种方法是利用电压与距离的关系，根据输出平均电压（幅值固定）来确定超声波测定的距离；第二种方法是采用脉冲宽度，即超声波发射与接收间的时间间隔T,作为变量，通过测距公式来确定测距：S=1/2VT。本文采用第二种方法进行距离测量，考虑温度对超声波的影响为两种：①温度没有影响情况下，认为传输的速度保持不变；②温度有影响情况下，对传送的速度进行改正，该方法主要适应于测量精度要求高和具有中、长距离要求情况下。
设计超声波测距算法:在空气中的速度认为340/s，令Y1为发射时间起始点，Y2为接收时间终止点，则Y2Y1能够得出绝对值，假如Y2Y=0.06S，则340m×0.06S=20.24m。因此，在为20.4m的距离内，在遇到障碍物发射返回距离，如图23所示。


图23 超声波测距传感器
选择的模块实物如图24所示。其供5V 电源，GND 为地线，TRIG 触发控制信号输入，ECHO 回响信号输出等四支线，如图25所示。


图24 超声波传感器


图25测距原理图
三、系统硬件设计
（一）单片机主控电路设计
超声波测距仪核心电路就是单片机电路，单片机是现在整个系统的关键功能，通过结合输入在内部对输出引脚的控制实现对距离功能。
1、晶振部分
核心电路有产生时钟时单片机的各个模块在一定时基的作用实现有规律的运行，然后是复位电路，复位的电路主要是通过复位使得单片机处在一个重新开始的工作模式。
如图31所示单片机可以有不同的时基工作模式，既可以通过自身的特性产生内部时基工作电路也可以通过一些外部元件辅助产生时基信号，通过采用外部的辅助电路产生单片机工作所需要的时基，最常用的时基电路就是用晶体振荡器产生振荡电路，采用晶体振荡器产生的时基信号非常准确而且稳，这样使得单片机能够非常稳定的工作，论文中设计的时基电路。设计的电路单片机的晶振周期
,改周期经过其他模块的分频为各个模块提供时基。


图31 单片机核心电路
（二）超声波检测电路电路设计
超声波的模块我们已经进行了介绍，对其的控制就和舵机模块类似，只需画一个4口的接插件，然后对应连续，如图32所示。给模块一个5v的电压 进行测试距离，然后进行算出障碍物的距离。


图32 超声波模块
（三）显示电路设计

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