超声波倒车测距仪毕业设计

(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！)

滁州职业技术学院信息工程系

——2015届应用电子技术专业毕业论文

姓 名：班 级：设计课题：指导教师： 朱淼森 12级应用电子（1）班 超声波测距仪

姚聪 2014年 11 月 28 日

1

目 录

目 录 ..................................................................................................................................................................... ii 摘 要 ......................................................................................................

题目：超声波测距仪的设计

超声波测距仪的设计

一、设计目的：

以51单片机为主控制器，利用超声波模块HC-SR04，设计出一套可在数码管上实时显示障碍物距离的超声波测距仪。

通过该设计的制作，更为深入的了解51的工作原理，特别是51的中断系统及定时器/计数器的应用；掌握数码管动态扫描显示的方法和超声波传感器测距的原理及方法，学会搭建51的最小系统及一些简单外围电路(LED显示电路)。从中提高电路的实际设计、焊接、检错、排错能力，并学会仿真及软件调试的基本方法。

二、设计要求：

设计一个超声波测距仪。要求：

1.能在数码管上实时显示障碍物的实际距离； 2.所测距离大于2cm小于300cm，精度2mm。

三、设计器材：

STC89C52RC单片机 HC-SR04超声波模块

SM410561D3B四位的共阳数码管 9014三极管（4） 按键（1）

电容（30PF2，10UF1）

排阻（10K），万用板，电烙铁，万用表，5V直流稳压电源，镊子，钳子，

导线及焊锡若干，电阻（200欧5）。

四、设计原理及设计方案：

（一）超声波测距原理

超声测距仪是根据超声波遇到障碍物反射回来的特性进行测量的。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射同时开始计时，

【选题的意义及国内外研究现状】 随着科学技术的快速发展，超声波在测距工程中的应用将越来越广泛。相对于 其他测距方式，超声波测距具有成本低、精度高、使用方便、应用范围广等优点。 无论从精度还是可靠性方面，超声波测距均表现良好，且超声波测距易于做到实时 控制，因此，具有广泛的应用前景。 作为一种检测技术， 超声波测距采用的是非接触式测量， 由于它具有不受光线、 被测对象颜色、材质等因素影响，对环境有一定的适应能力，且操作简单、测量精 度高等优点而被广泛应用。这些特点可使测量仪器不受被测介质的影响，大大解决 了传统测量仪器存在的问题，比如，在较恶劣的环境(如含粉尘)中具有一定的适应 能力。超声波测距技术在自动化技术中应用较多，可以应用于汽车倒车雷达、建筑 施工工地以及一些工业现场的位置监控，也可用于井深、液位、管道长度的测量等 场合。此外该技术对被测元件无磨损，使测量仪器牢固耐用，使用寿命加长，而且 还降低了能量耗损，节省人力和劳动的强度。纵观超声波测距仪在现实生产生活中 的应用情况，不难发现超声波测距仪的研究具有非常高的实用且价值和商业价值。 历史上使用超声波来测量距离是从第二次世界大战时海军的声纳技术的发展 开始。国际上对超声波检测数字化技术的

第三章 超声波测距仪硬件电路的设计

3.1 超声波测距仪硬件电路

硬件电路可分为单片机系统及显示电路、超声波发射电路和超声波检测接收电路三部分。

3.1.1 单片机系统及显示电路

本系统采用AT89S52来实现对超声波传感器的控制。单片机通过P1.0引脚经反相器来控制超声波的发送，然后单片机不停的检测INT0引脚，当INT0引脚的电平由高电平变为低电平时就认为超声波已经返回。计数器所计的数据就是超声波所经历的时间，通过换算就可以得到传感器与障碍物之间的距离。 超声波测距的硬件示意图如图3所示：

单片机采用89S52或其兼容系列。采用12MHz高精度的晶振，已获得较稳定的时钟频率，减少测量误差。单片机用P1.0端口输出超声波换能器所需的40KHz的方波信号，利用外中断0口检测超声波接收电路输出的返回信号。

3.1.2 显示的输出

显示的种类很多，从液晶显示、发光二极管显示到CRT显示器等，都可以与微机连接。其中单片机应用系统最常用的显示是发光二极管数码显示器（简称LED显示器）。液晶显示器简LCD。LED显示器价廉，配置灵活，与单片接口方便，LCD可显示图形，但接口较复杂成本也较高。

该电路使用7段LED构成字型“8”，另外还有一个发光

淮 阴 工 学 院

毕业设计(论文)外文资料翻译

系 （院）： 专 业： 姓 名： 学 号： 外文出处：

(用外文写)

电子与电气工程学院 测控技术与仪器

United States Patent 5442592

1.外文资料翻译译文；2.外文原文。

附 件：

指导教师评语： 所选内容与课题相关，对课题设计参考具有一定价值；翻译具有一定难度，工作量适中；译文基本正确，语句通顺，但也存在部分错误。 总体评价：良 签名： 3 月 15 日 2012 年注：请将该封面与附件装订成册。

附件1：外文资料翻译译文

超声波测距仪

文件类型和数目：美国专利5442592

摘要：提出了一种可以抵消温度的影响和湿度的变化的新型超声波测距仪，包括测量单元和参考资料。在每一个单位，重复的一系列脉冲的产生，每有一个重复率，直接关系到各自之间的距离，发射机和接收机。该脉冲序列提供给各自的计数器，计数器的产出的比率，是用来确定被测量的距离。 出版日期：1995年8月15日 主审查员：罗保.伊恩j. 一、背景发明

本发明涉及到仪器的测量距离，最主要的是，这种仪器，其中两点

淮 阴 工 学 院

毕业设计(论文)外文资料翻译

系 （院）： 专 业： 姓 名： 学 号： 外文出处：

(用外文写)

电子与电气工程学院 测控技术与仪器

United States Patent 5442592

1.外文资料翻译译文；2.外文原文。

附 件：

指导教师评语： 所选内容与课题相关，对课题设计参考具有一定价值；翻译具有一定难度，工作量适中；译文基本正确，语句通顺，但也存在部分错误。 总体评价：良 签名： 3 月 15 日 2012 年注：请将该封面与附件装订成册。

附件1：外文资料翻译译文

超声波测距仪

文件类型和数目：美国专利5442592

摘要：提出了一种可以抵消温度的影响和湿度的变化的新型超声波测距仪，包括测量单元和参考资料。在每一个单位，重复的一系列脉冲的产生，每有一个重复率，直接关系到各自之间的距离，发射机和接收机。该脉冲序列提供给各自的计数器，计数器的产出的比率，是用来确定被测量的距离。 出版日期：1995年8月15日 主审查员：罗保.伊恩j. 一、背景发明

本发明涉及到仪器的测量距离，最主要的是，这种仪器，其中两点

【选题的意义及国内外研究现状】 随着科学技术的快速发展，超声波在测距工程中的应用将越来越广泛。相对于 其他测距方式，超声波测距具有成本低、精度高、使用方便、应用范围广等优点。 无论从精度还是可靠性方面，超声波测距均表现良好，且超声波测距易于做到实时 控制，因此，具有广泛的应用前景。 作为一种检测技术， 超声波测距采用的是非接触式测量， 由于它具有不受光线、 被测对象颜色、材质等因素影响，对环境有一定的适应能力，且操作简单、测量精 度高等优点而被广泛应用。这些特点可使测量仪器不受被测介质的影响，大大解决 了传统测量仪器存在的问题，比如，在较恶劣的环境(如含粉尘)中具有一定的适应 能力。超声波测距技术在自动化技术中应用较多，可以应用于汽车倒车雷达、建筑 施工工地以及一些工业现场的位置监控，也可用于井深、液位、管道长度的测量等 场合。此外该技术对被测元件无磨损，使测量仪器牢固耐用，使用寿命加长，而且 还降低了能量耗损，节省人力和劳动的强度。纵观超声波测距仪在现实生产生活中 的应用情况，不难发现超声波测距仪的研究具有非常高的实用且价值和商业价值。 历史上使用超声波来测量距离是从第二次世界大战时海军的声纳技术的发展 开始。国际上对超声波检测数字化技术的

汽车倒车车距警报系统的设计

摘 要

本文介绍了一种基于STC89C52单片机控制的汽车倒车测距仪。采用超声波测距技术与单片机技术相结合，利用超声波传输中距离和时间的关系运算，STC89C52单片机计算出车后的障碍物与汽车尾部的距离，并通过数码显示车后的障碍物与汽车尾部的距离远近，实时发出报警信号，使驾驶员能时刻了解倒车时车后的环境并采取积极有效措施，从而大大提高了驾驶的安全性。

文章对总体设计思想进行了论述，分析了系统主要功能并以系统硬件设计框图的形式体现，进行了方案选择与方案论证。完成了硬件电路的设计，描述了各模块电路的组成，其中包括超声波发射电路、超声波接收电路、显示电路、蜂鸣器报警电路等，分析了电路中所用芯片的主要功能及各部分电路的工作原理。

本设计通过对各模块的硬件和软件的设计，基本能够达到设计要求，满足汽车倒车安全指标。

关键词：超声波；单片机；测距

II

Design of alarm system for car backing Abstract

This paper introduces a kind of auto reverse distance measuring instrum

毕业设计 第 I 页

超声波测距汽车倒车防撞报警器设计

摘要

本设计采用超声波测距，可用作汽车泊车安全辅助装置，能以声音和更为直观的LED 显示告知驾驶员汽车周围障碍物的情况，解除了驾驶员在泊车和起动车辆时前后左右探视所引起的烦扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷，提高了泊车安全性。

本设计硬件部分主要由单片机控制电路、超声波发射电路、超声波接收电路、数码管显示电路、电源电路和报警电路组成，软件部分主要由主程序、超声波发射接收子程序、距离计算子程序及显示子程序等部分组成。本设计由AT89C2051单片机控制时间计数，计算超声波自发射至接收的往返时间，利用超声波在空气中的传输速度，从而得到实测距离。该设计的电路设计合理简单、工作稳定、性能良好、检测速度快、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量误差方面能够达到简单工业实用的要求。 关键词：AT89C2051、超声波、数码管、汽车倒车

毕业设计 第 II 页

Auto reverse bull alarm design

Aurhor

优秀论文 审核通过 未经允许 切勿外传

摘 要

在空气介质中，超声测距传感器因其性能好，价格低廉、使用方便，在现场机器人定位系统、车辆自动导航、车辆安全行驶辅助系统、城市交通管理和高速公路管理监测系统，以及河道、油井和仓库及料位的探测中都有应用。由于超声波传播不易受干扰，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。为此，深入研究超声波的产生与传播规律、开发高性能超声波换能器及其收发电路，对于超声波检测技术的发展具有十分重要的现实意义。

本设计介绍了基于单片机控制的超声测距仪的原理：由AT89C51控制定时器产生超声波脉冲并计时，计算超声波自发射至接收的往返时间，从而得到实测距离。并且在数据处理中采用了温度补偿的调整，用四位LED数码管切换显示距离和温度。

整个硬件电路由超声波发射电路、超声波接收电路、电源电路、显示电路等模块组成。各探头的信号经单片机综合分析处理，实现超声波测距仪的各种功能。在此基础上设计了系统的总体方案，最后通过硬件和软件实现了各个功能模块。相关部分附有硬件电路图、程序流程图，给出了系统构成、电路原理及程序设计。此系统具有易