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**学院本科毕业论文（设计）**学院本科毕业论文（设计）论文题目超声波测距仪的设计姓名（学号）（20071198）系别机电学院专业电子信息科学与技术导师姓名二〇一一年六月**学院本科毕业论文（设计）目录1、毕业论文正文2、**学院本科毕业论文（设计）任务书3、**学院本科毕业论文（设计）开题报告4、**学院本科毕业论文（设计）中期检查表5、**学院本科毕业论文（设计）指导教师意见表6、**学院本科毕业论文（设计）评阅教师意见表7、**学院本科毕业论文（设计）答辩记录表**学院本科毕业论文（设计）超声波测距仪的设计作者指导教师郑大腾摘要：本设计采用以AT89C52单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪的硬件电路和软件设计方法。整个电路采用模块化设计，由主程序、预置子程序、发射子程序、接收子程序、显示子程序等模块组成。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。经实验证明，这套系统软硬件设计合理、抗干扰能力强、实时性良好，经过系统扩展和升级，可以有效地解决汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控。Abstract：ThisdesignusestheultrasonicrangefinderAT89C52microcontrollerasthecoreofhardwareandsoftwaredesignmethods.Modulardesignofthewholecircuitfromthemainprogram,presubroutinefiredsubroutinereceivesubroutine.displaysubroutinemodulesform.SCMcomprehensiveanalysisoftheprobesignalprocessing,andtheultrasonicrangefinderfunction.Onthebasisoftheoveralltherearesystemdesign,hardwareandsoftwarebytheendofeachmodule.Theresearchhasledtothediscoverythatthesoftwareandhardwaredesigningisjustified,theanti-disturbancecompetenceispowerfulandthereal-timecapabilityissatisfactoryandbyextensionandupgrade,thissystemcanresolvetheproblemofthecaravailably,buildingconstructionthepositionoftheworkplaceandsomeindustriesspotsupervision.关键字：单片机超声波测距仪**学院本科毕业论文（设计）目录1绪论........................................................11.1选题背景及研究意义.....................................11.2研究步骤、方法..........................................22设计方案.....................................................42.1设计的目的和要求........................................42.2系统的工作原理..........................................53系统硬件电路的设计..........................................73.1单片机简介.............................................73.1.1单片机的发展与应用.................................73.1.2AT89C52单片机的概述..............................83.2超声波传感器...........................................123.3超声波接收电路.........................................133.4超声波接收电路........................................143.5LED码管..............................................154设计原理及工作说明...........................................174.1计原理图及分析........................................174.2设计说明...............................................18结束语........................................................19参考文献.......................................................20附录一超声波测距仪电路图.....................................21附录二超声波测距仪汇编程序...................................24**学院本科毕业论文（设计）第1页1绪论随着科学技术越来越广泛地使用,科技成果的迅速发展，给人民的日常生活，给我们的生活方便了许多。超声波测距仪，就是本着这个宗旨，利用超声波功能为我们服务。1.1选题背景及研究意义人们可以听到声音的振动产生的原因是对象，在为20Hz-20kHz的，超过20KHZ的范围称为超声，低于20Hz的叫次声的频率。超声波频率用于千赫，几十兆赫不等。由于超声波指向性，往往用于距离测量。利用超声波检测往往更快速，方便，计算简单，易于做到实时控制和测量精度可以达到工业的实际要求标准了，因此在移动机器人，汽车安全，海洋测绘等得到广泛应用范围。这种设计提供了一系列数字显示装置，该装置使用单独的发送和接收超声波传感器和单片机。超声波传感器在发射和接收操作，利用空气中的速度和声波脉冲发射到接收反射脉冲来计算的距离之间的距离障碍超声波的时间间隔。这种设计使在前面的障碍距离测量，被测物体距离的增加和减少，数码管显示不同的值。用超声波检测距离，设计更加方便，计算也比较简单，在测量精度方面能达到我们的日常需要。超声波用于倒车，建筑工地以及一些工业现场监控位置测距仪也可以使用，例如的水平，深度，管长度测量的场合。这种设计是要求非接触式测距，本人设计了一个项目的设计。该设计可广泛用于生活、军事等各个领域，该设计需要设计者有较好的数电、模电知识，并且具有一定的编程能力，综合运用以上知识实现对超声波发射与接收信号进行控制，计算，处理最后在LED数码管显示。测量范围：0.5m——12.0m,测量精度0.1m，不与被测物体直接接触测量，可显示清晰，稳定的测量结果。通过我在大学四年的努力学习，得到了能够获得的专业知识，已经有电路原理，模拟电子技术，数字电子技术，专业知识和微控制器和接口技术，检测与转换，编程知识和能力一定程度上为了使用到的知识服务社会，运用他们的知识，所以我选择这个主题。1.2研究步骤、方法（1）硬件电路的设计:硬件电路的设计主要包括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四部分。超声波传感器的原理及应用：超声波传感器分为集成与独立的发送和接收到两种。本设计采用超声波传感器发射接受分离式。（2）单片机的应用及语言：比较常用的单片机有INTEL公司的MCS-51系列单片机，有两大系列MCS-51子系列和MCS-52子系列及ATMEL公司AT89C系列单片机，有4种型号：AT89C51、**学院本科毕业论文（设计）第3页AT89C52、AT89C1051、AT90C2051。软件的实现何以用C语言或汇编语言来实现。本设计考虑到功能和成本选取了AT89C52单片机做控制器。（3）显示器：液晶显示我们可以使用北京精电蓬远显示技术有限公司的MDLS16265B液晶LCD显示器或者八段数码管LED。本设计选用八段数码管LED做显示器件。（4）超声波测距的范围和精度：由于实际需要和传感器的性能限制，测距都要有一定的范围和精度，所以在设计测距仪时应该考虑这两方面的技术要求。本设计选取的传感器要能达到要求的测量范围和精度。二.软件的设计超声波测距仪的软件设计主要由主程序，子程序超声发射，超声波接收中断程序和显示子程序。我们知道，C语言程序有利于更复杂的算法，汇编语言编程效率高，精确计算运行时间，汇编语言程序设计简单。这个设计采用的是汇编语言。**学院本科毕业论文（设计）第4页2超声波智能测距仪系统的设计方案2．1超声波智能测距仪系统设计的目的和要求1、智能超声波测距系统的目的是：这种设计的主题是智能超声波测距仪的设计，我们可以看到设计目标是利用超声波传感器测量距离。随着超声波测量距离的超声波发生器原理的超声波发送信号，当超声波反射回来后，经历了被测对象是超声接收者接收时间是T。这是计算只要超声波信号发送到接收器从返回信号所用的时间，可以计算出超声波发生器和从物体反射。距离计算公式：d=s/2=(c×t)/2（2-1）其中，d为被测物与测距仪的距离，s为声波的来回的路程，c为声速，t为声波往返所用的时间。要设计出超声波智能测距仪，首先要让超声波传感器发射部分发射超声波信号的时候让定时器0计时；再要让超声波传感器接受部分接受超声波信号的时候让定器停止计时；最后要使计时的时间转换为测量的距离，并且要达到一定的精度。在这个设计中在发射超声波信号的同时打开了总中断，用定时器0计时，接受超声波信号的时，用外部中断0关闭总中断，这时定时器0中断停止计时，定时器0中断定时时间定为294US（超声波传播经过0.1m所需要的时间）来计数。这样可以把测量的时间转化为测量的距离值，又可以使测量达到所需要的精度。在本设计里需要使用用到的超声波传感器和AT89C52单片机、超生波发射和接收电路、LED数码管、相关驱动电路将在后面介绍。2、超声波智能测距仪系统设计的要求：（1）设计控制电路、技术实现方式使用单片机控制。（2）采用超声波测距方式实现。（3）采用LED数码管显示结果。2．2超声波智能测距仪系统的工作原理距离的超声波测距方法的原理通常使用时间差。首先测量从发射超声波遇到障碍后返回按时间，通过对超声声速的两倍乘以声源与障碍物之间的距离。声波智能测距仪设计测量装置利用超声波传感器，与单片机处理，最后通过LED数码管显示测量值之间的距离。智能超声波测距仪由四个部分组成，包括微控制器，超声波传感器和数字控制。**学院本科毕业论文（设计）第5页由上图2.1可以看出，硬件电路设计主要包括单片机系统，超声波发射器和超声波接收器，显示电路四部分组成。或者用AT89C52单片机微控制器系列兼容系列代替。单片机对超声波发射器进行控制，超声波接受器把检测的信号输入到单片机中，然后通过内部程序传输的信号进行分析，计算和处理，由LED数码管显示测量距离的最终值。超声波测距仪的软件设计主要由主程序、超声波发生子程序、超声波接收中断程序及显示子程序组成。设计中单片机内的程序开了定时器0中断和外部中断0，使定时器工作在方式2状态，使THO=6DH，TL0=6DH，每过294US（超声波传播0.1m所需要的时间）中断一次,到到对测量距离计数,外部中断0接受到超声波回波时,外部中断0产生中断,使定时间0停止计时.定时器0定时初值的推导:T=0.1%3