摘 要本次毕业设计以“基于STM32超声波测距系统设计”作为研究课题，设计了一种可以完成对距离进行非接触式快速测量的控制系统，能够通过超声波形式来对目标距离进行精确测量，测量精度可以达到0.1cm以上，并且可以通过高清晰度液晶屏对检测结果进行显示，与此同时还具备距离报警的功能。在硬件设计层面，采用的是一种具备32数据处理能力的STM32微处理器，通过它来作为这种型号的超声波测距控制系统的主控，在片外结合了LCD1602液晶屏、有源蜂鸣器和HC-SR04超声波传感器等一系列高性能器件，通过高效稳定的电路原理构建，构建了这种类型的超声波测距控制系统的硬件框架结构，在软件程序构建方面，本次毕业设计将该款超声波测距控制系统的系统架构分为主程序和若干子程序模块，通过灵活的模块设计法，实现对该款超声波测距控制系统的各个预期实现功能的配置。最终通过长时间的测试运行后，该款超声波测距控制系统研发成果表现出了高效的稳定性，大量的测试数据表示各项指标满足初期目标。
目录
一、 引言 1
（一） 超声波测距系统的发展背景 1
（二） 超声波测距系统的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 超声波测距系统的方案设计 3
三、 系统硬件设计 4
（一） 超声波测距系统主控电路设计 4
（二） 超声波非接触式距离测量电路设计 5
（三） 测量结果显示电路设计 6
（四） 距离报警电路设计 7
（五） 按键电路设计 8
四、 系统软件设计 10
（一） 超声波测距系统的主程序流程设计 10
（二） 超声波非接触式距离测量程序设计 10
（三） 测量结果显示子程序流程设计 11
（四） 距离报警子程序设计 13
五、 实物制作与调试 14
总结 18
参考文献 19
致 谢 20
附录一 原理图 21
附录二 PCB图 22
附录三 元件列表 23
附录四 程序 24
引言
超声波测距系统的发展背景<
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br /> 通过对当今市场上丰富的超声波测距系统关联产品进行调研之后可以得知，这些产品中里面使用的系统或多或少的存在着一些弊端和常见故障，这些普遍问题也是当前超声波测距控制系统现状所无法避开的，最显而易见的一类故障主要表现为程序跑飞和系统死机现象，系统长时间工作之后非常轻易出现这种现象，经过了广泛的文献调阅能够发现出现这种现象的重要因素分为两方面，首先是主控微处理器内存无法做到足够大，长时间工作后的丰富信号使内存不堪重负，特别轻易出现临时数据丢失或者数组溢出等严重问题，这些问题的发生必然会带来系统无法正常工作的现象。在超声波测距控制系统的发展过程中主要出现过三种不同类型的实现方案，这主要体现在其内部的主控方案上，分成控制芯片、PLC和数字芯片等，每种方案实现的目标不尽相同，应用系统也有不一样的着重点，而采用主控器件来作为超声波测距系统里面核心部分的方案是最为基本的一种，这是因为处理器芯片里面集成度非常高，已将大部分所必须的电路模块进行了集成，用户只需一片芯片就能够实现高端的驱动功能，更关键的是将控制芯片应用在超声波测距控制系统中实现方法最为简单，实现的性能非常高，而且成本也是处于中下水平，这些特点是超声波测距系统设计厂家所青睐的。很多的相关技术资料显示，为了实现超声波测距控制系统的效果，研发者往往不断地用尽所有方法增加系统内部的运算性能，加快对外部数据的识别速度可以使得超声波测距系统里面主控器件在同一时间内进行更多的数据处理，从另一层面来说这也就加快了超声波测距系统对外界信号的回应速度，这不但是设计者想要得到的结果，更是使用者所想要获得的使用感受，随着当今科学技术的飞速发展，愈来愈多的使用者对超声波测距系统的功效提出了更高的使用需求，超声波测距系统的更新换代迫在眉睫，而如今三十二位微处理器和多核并行运行的理念正在不断深入人心，设计出更高性能的超声波测距系统是当前的首要任务。
超声波测距系统的国内外发展现状
现如今国内外早已有很多家研发单位能够研发出具备高性能的超声波测距系统，另外也已经将其进行了批量生产，而构建研发高端级别超声波测距系统的核心技术只掌握在少数企业手中，并且一些研发单位为了尽早具备这些关键技术，不得不投入更多的精力来进行攻坚克难，当前国际上大多数厂家开始全部采用以ARM内核作为核心的微处理器来当作超声波测距系统的主控，因为这在一定程度上保证了超声波测距系统最后展现给使用者的高级体验，对于大量数据的计算能力是确保超声波测距系统工作指标的要点，因此以前的八位或者十六位微型控制器在一定程度上逐渐失去市场份额，超声波测距系统的发展在朝着高速化、高智能化以及嵌入式化方向发展。
本文主要研究内容
本论文成功设计了一款超声波测距控制系统，使用了意法半导体公司研究的STM32微处理器来作为主控微处理器，实现了对系统参数的显示、发出报警信号和超声波发射和接收等功能，本课题是基于STM32微处理器平台而实现的，通过了硬件系统电路和程序设计代码的配置，最终将各项预期功能指标进行了实现，为了确立下文的设计任务，这里需要对本论文的各项设计内容进行确立，下列为本课题的每一项设计内容：
1、实现将超声波测距控制系统的参数显示功能，能够较高的清晰度将重要参数反馈给使用者；
2、配置有源蜂鸣器驱动电路，使得STM32微处理器能够通过GPIO管脚输出电平信号来实现对蜂鸣器的启闭控制，实现报警信号的输出；
3、配置超声波测距电路，以HCSR04超声波传感器作为核心元器件，通过STM32微处理器的驱动控制，实现距离参数的测量；
超声波测距系统的方案设计
经过上文对超声波测距控制系统的发展历史和各项功能指标的确定，本章将在此基础上着手进行系统方案的构建，本课题采用的是模块设计方法，将系统整体分割成相互独立的模块，每个模块对应相应的功能指标，如下图中年的系统框图所示，STM32微处理器最小系统部分为核心部分，下面对各个功能电路的作用进行设计。
机械按键模块主要构成参数设置电路，该电路主要用于对系统内的一些报警阀值参数进行手动设置，与单片机的GPIO管脚直接相连；

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