毕业设计说明书

湖南信息职业技术学院 （基于STC89C52单片机的超声波测距仪的设计与制作） 姓 名 邓怡兵 学 号 201315030115 班 级 电子1301班 专 业 应用电子技术 院 系 电子工程学院 指导教师 何忠悦 2015 年 11 月 13 日 湖南信息职业技术学院毕业设计诚 信 声 明本人郑重声明：所呈交的基于STC89C52单片机的超声波测距仪毕业设计文本和成果，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究所取得的成果。成果不存在知识产权争议，本毕业设计不含任何其他个人或集体已经发表过的作品和成果。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业设计者签名： 年 月 日目 录摘 要1关键字11.引言21.1 设计的应用前景21.2 国内超声检测发展综述22. 本文总体设计内容42.1设计组成部分42.2超声波简介52.2.1 超声波的三种形式52.2.2 超声波的物理性质52.3超声波传感器介绍52.3.1 超声波的测距原理62.3.2发射脉冲波形83.系统电路硬件设计与制作93.1 单片机主机系统93.1.1 STC89C52RC单片机介绍93.1.2 STC89C52RC单片机特性103.1.3 STC89C52RC主控器原理图103.2发射电路设计方案113.2.1发射电路设计方案选择123.2.2发射电路123.3接收电路123.4显示电路143.5蜂鸣器报警电路153.6总电路的设计与布局153.6.1protelaltium PCB绘图软件153.6.2总电路的原理图绘制153.6.3总电路的原理图绘制164. 系统软件设计184.1 系统程序的结构184.2超声波测距系统的各组成程序214.2.1超声波模块启动程序214.2.2 T0定时器距离计算程序214.2.3 T0中断用来计数器溢出程序214.2.4 系统主程序215仿真与调试225.1仿真过程：236测量偏差和注意事项23设计总结24致 谢25参考文献26附 录127附 录234摘 要超声波具有指向性强，能量消耗缓慢，传播距离较远等优点，所以，在利用传感器技术和自动控制技术相结合的测距方案中，超声波测距是目前应用最普遍的一种，它广泛应用于防盗、倒车雷达、水位测量、建筑施工工地以及一些工业现场。本设计采用以STC89C52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、蜂鸣器报警程序、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。该系统测量精度为1cm，测量范围为0.03-4.00m，完全能够满足本设计要求。关键字 STC89C52单片机；超声波；LCD1602A显示器 ；蜂鸣器；1.引言1.1 设计的应用前景随着电子测量技术的发展，运用超声波作出精确测量已成可能。随着经济发展，电子测量技术应用越来越广泛，而超声波测量精确高，成本低，性能稳定则备受青睐。超声波是指频率在20kHz以上的声波，它属于机械波的范畴。超声波也遵循一般机械波在弹性介质中的传播规律，如在介质的分界面处发生反射和折射现象，在进入介质后被介质吸收而发生衰减等。正是因为具有这些性质，使得超声波可以用于距离的测量中。随着科技水平的不断提高，超声波测距技术被广泛应用于人们日常工作和生活之中。一般的超声波测距仪可用于固定物位或液位的测量，适用于建筑物内部、液位高度的测量等。由于超声测距是一种非接触检测技术，不受光线、被测对象颜色等的影响，较其它仪器更卫生，更耐潮湿、粉尘、高温、腐蚀气体等恶劣环境，具有少维护、不污染、高可靠、长寿命等特点。因此可广泛应用于纸业、矿业、电厂、化工业、水处理厂、污水处理厂、农业用水、环保检测、食品（酒业、饮料业、添加剂、食用油、奶制品）、防汛、水文、明渠、空间定位、公路限高等行业中。可在不同环境中进行距离准确度在线标定，可直接用于水、酒、糖、饮料等液位控制，可进行差值设定，直接显示各种液位罐的液位、料位高度。因此，超声在空气中测距在特殊环境下有较广泛的应用。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于实现实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的指标要求，因此为了使移动机器人能够自动躲避障碍物行走，就必须装备测距系统，以使其及时获取距障碍物的位置信息（距离和方向）。因此超声波测距在移动机器人的研究上得到了广泛的应用。同时由于超声波测距系统具有以上的这些优点，因此在汽车倒车雷达的研制方面也得到了广泛的应用。1.2 国内超声检测发展综述在基于传统的测力距离存在不可克服的缺陷。例如，液面测量就是一种距离测量，传统的电极法是采用差位分布电极，通过给电或脉冲来检测液面，电极长期浸泡于水中或其他液体中，极易被腐蚀、电解，失去灵敏性。由于超声波具有强度大，方向性好等特点，利用超声波测量距离就可以解决这些问题，因此超声波测量距离技术在工业控制、勘探测量、机器人定位和安全防范等领域得到了广泛的应用。超声波测距电路可以由传统的模拟或者数字电路构建，但是基于这些传统电路构建的系统往往可靠性差，调试困难，可扩展性差，所以基于单片机的超声波测距系统被广泛的应用。通过简单的外围电路发生和接收超声波，单片机通过采样获取到超声波的传播时间，用软件来计算出距离，并且可以采集环境温度进行测距补偿，其测量电路小巧，精度高，反映速度快，可靠性好。2. 本文总体设计内容2.1设计组成部分本系统硬件部分由STC89C52单片机控制器、超声波发射电路及接收电路、声音报警电路和LCD显示电路组成。发射和接收电路工作，经过STC89C52单片机数据处理将距离也显示到LCD上，如果距离小于设定值时，报警电路会鸣叫，提醒司机注意车距。超声波测距器的系统框图如下图所示： 图2-1系统设计总框图由STC89C52单片机编程产生10us以上的高电平，由指定引脚输出，就可以在指定接收口等待高电平输出。一旦有高电平输出，即在模块中经过放大电路，驱动超声波发射探头发射超声波。超声波经障碍物反射回来，超声波接收头接收此信号，然后通过接收电路的处理，指定接收口就变为低电平，读取单片机中定时器的值。由图2-2时序图可以看出，超声波测距模块的发射端在T0时刻发射方波，同时启动定时器开始计时，当收到回波后，产生一负跳变到单片机中断口，单片机响应中断程序，定时器停止计数。计算时间差，即可得到超声波在媒介中传播的时间t，由此便可计算出距离。 图2-2 时序图2.2超声波简介超声波技术是一门以物理、电子、机械、以及材料科学为基础的、各行各业都可使用的通用技术之一。超声波技术是通过超声波的产生、传播以及接收的物理过程完成的。该技术在国民经济中，对提高产品质量，保障生产安全和设备安全运作，降低生产成本，提高生产效率特别具有潜在能力。因此，我国对超声波的研究特别活跃。2.2.1 超声波的三种形式超声波在介质中可以产生三种形式的振荡波：横波，质点振动方向垂直于传播方向的波；纵波，质点振动方向、波的传播方向一致；表面波，质点振动介于纵波、横波之间。横波只能传播在固体里，纵波能在气体、液体和固体中传播，表面波随深度的增加而衰减更快。一般采用纵波形式的超声波来测量各种状态下的物理量。2.2.2 超声波的物理性质(1) 超声波的反射和折射当超声波传播到两种特性阻抗不同介质的平面分界面上时，一部分超声波被反射；另一部分透射过界面，在相邻介质内部继续传播。这样的两种情况称之为超声波的反射和折射。(2)超声波的衰减超声波在一种介质中传播，其声压和声强按指数函数规律衰减。(3)超声波的干涉如果在一种介质中传播几个声波，于是产生波的干涉现象。由于超声波的干涉，在辐射器的周围形成一个包括最大最小的扬声场。2.3超声波传感器介绍总体上讲，超声波发生器可以分为两大类：一类是利用机械方式产生出超声波，一类是利用电气方式产生出超声波。机械方式有液哨、气流旋笛和加尔统笛等；电气方式则包括电动型、磁致伸缩型和压电型等。他们产生出的超声波频率、功率和声波特性都各自不相同，因此用途也不尽相同，压电式超声波发生器是目前比较常用的发生器。实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。它有两个压电晶片、一个共振板。当压电式超声波发生器的两极外加脉冲信号，频率等于压电晶片的固有振荡频率的时候，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动产生超声波。相反，未在两极间加电压时，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片作振动来转换为电信号，这时它就成为超声波接收器了。超声波传感器结构如下图所示：图2-3超声波接收发射器结构图 图2-4超声波接收发射器结构图 图2-5实物图2.3.1 超声波的测距原理超声波测距方法主要有三种：1）相位检测法：精度高，但检测范围有限； 2）声波幅值检测法：易受反射波的影响；3）渡越时间法：工作方式简单，直观，在硬件控制和软件设计上都容易实现，其原理为：检测从发射传感器发射的超声波经气体介质传播到接收传感器的时间t，这个时间就是渡越时间，然后求出距离l。设l为测量距离，t为往返时间差，超声波的传播速度为c，则有l=ct/2。综合以上分析，本设计将采用渡越时间法。 图2-6超声波发射与接收原理图由于超声波也是一种声波，其声速c与空气温度有关，一般来说，温度每升高1摄氏度，声速就增加0.6米秒。表2-1列出了几种温度下的声速：表2-1 声速与温度的关系表温度（摄氏度）-30 -20 -10 0 10 20 30 100声速（米秒） 313 319 325 331 337 343 349 389在使用时，假设温度变化不是大的话，则可以当做声速c不变，计算的时候取c的大小为340m/s。只是测距精度要求很高的时候，就可以在硬件电路基本上保持不变的情况下通过软件来加以校正以及改变硬件电路增加温度补偿电路的方法。在本系统中利用STC89C52单片机中的定时器测量超声波传播时间，利用DS18B20测量环境温度，从而提高测距精度。空气中声速与温度的关系可表示为： 声速确定后，只要测得超声波往返的时间，即可求得距离：L=1/2(331.4+0.6T)t。 （系统中应用该式进行温度补偿）2.3.2发射脉冲波形超声测距常用的发射脉冲波形如图2-7所示有衰减振荡脉冲、单个尖脉冲、宽等幅波列脉冲和窄等幅波列脉冲。单个尖脉冲 衰减振荡脉冲 窄等幅波脉冲 宽等幅波脉冲 图2-7超声波发射与接收频率图3.系统电路硬件设计与制作系统硬件主要由单片机系统及显示电路、超声波发射电路、超声波检测接收电路和温度补偿电路四部分组成。随着超声波测量技术的不断提高，用超声波测量任何目标物体，都存在着超声波的发射和接收问题。不论超声波传感器的大小、形状、灵敏度有何不同，其工作原理都是一样的（都是利用压电晶体将电能转换为机械振动弹性能，即在媒质中产生超声波），要提高超声测量的精度或分辨力，必须从超声波的发射和接收两方面入手，这也是设计超声测量仪器的关键和难点所在。3.1 单片机主机系统单片机P1.0端口编程输出大概40KHz的方波脉冲信号，同时开启内部计数器T0单片机端口输出功率比较弱，所以加大加功率放大电路使测量距离能够满足要求，驱动超声传感器UCM-40T发射超声波距离足够远。由于从接收传感器探头UCM40T传来的超声波回波很微弱，只有几十个mV级，同时又有着较强的噪声，所以必须考虑放大信号和抑制噪声。这里使用CX 20106A集成电路对接收探头接收滤波，信号经过P2.7端口送入单片机中进行处理。为节省硬件考虑，显示电路采用动态扫描显示。通过单片机编程将内部计数得到的时间数据，转换为距离信息，通过三位LCD液晶屏显示。3.1.1 STC89C52RC单片机介绍STC89C52RC单片机是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可以任意选择。STC89C52RC单片机如图3-1 图3-1 STC89C52RC单片机实物图3.1.2 STC89C52RC单片机特性a.增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意选择，指令代码完全兼容传统8051.b.工作电压：5.5V3.3V（5V单片机）/3.8V2.0V（3V单片机）c.工作频率范围：040MHz，相当于普通8051的080MHz，实际工作频率可达48MHzd.用户应用程序空间为8K字节5.片上集成512字节RAMe.通用I/O口（32个），复位后为：P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉，P0口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻。f.ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片g.具有EEPROM功能h.具有看门狗功能i.共3个16位定时器/计数器。即定时器T0、T1、T2j.外部中断4路，下降沿中断或低电平触发电路，PowerDown模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒k.通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART13.工作温度范围：-40+85（工业级）/075（商业级）3.1.3 STC89C52RC主控器原理图 图3-2 STC89C52RC主控器原理图3.2发射电路设计方案40 kHz左右的方波脉冲信号的产生通常有两种方法：使用软件如单片机软件编程输出或采用硬件如由555振荡产生。编程由单片机P1.0端口输出40 kHz左右的方波脉冲信号，由于单片机端口输出功率不够，40 kHz方波脉冲信号分成两路，送给一个由74LHS04组成的推挽式电路进行功率放大以便使发射距离足够远，满足测量距离要求，最后送给超声波发射换能器TCT4016T以声波形式发射到空气中。发射部分的电路，如图3-3所示。图中输出端上拉电阻R31，一方面可以增加超声换能器的阻尼效果，缩短其自由振荡的时间，另一方面可以提高反向器74LHS04输出高电平的驱动能力。超声波测距方法主要有三种： 1）相位检测法：精度高，但检测范围有限； 2）声波幅值检测法：易受反射波的影响； 3）渡越时间法：工作方式简单，直观，在硬件控制和软件设计上都容易实现，其原理为：检测从发射传感器发射的超声波经气体介质传播到接收传感器的时间t，这个时间就是渡越时间，然后求出距离l。设l为测量距离，t为往返时间差，超声波的传播速度为c，则有l=ct/2。综合以上分析，本设计将采用渡越时间法。图3-3 超声波发射电路原理图一、发射电路输出波形分析1.发射波形电压及功率传感器的发射电压大小一般是由发射信号损失及接收机的灵敏度决定；考虑实际发射传感器最大输入电压为20V，而单片机输出的最大正常工作电压为5V，功率传感器传输的信号直接决定超声波距离传感器信号的发射，所以在相同的时间内电压应考虑如何增加他们的功率，以使发射电路是比较合理的。2.发射波形的重复性各个振动的发射波应是以大致相同的频率，这样，接收的带通滤波器可用于消除干扰和接收相同的振动波峰，以避免由于反射面和干涉障碍物造成的各种损失。为了获得高的分辨率，超声发射器的电路设计应确保良好的发射波形的重复性。为了保证发射波功率和波形的重复性，发射电路的设计必须合理。一般发射电路通常按发射方式分为: 单脉冲发射、多脉冲发射和连续发射。测距所用超声波一般都是间断单脉冲发射，每测距一次，发送、接收一次。间断地激发换能器晶片振动。3.2.1发射电路设计方案选择根据以上分析，本文选择使用软件如单片机软件编程输出来控制脉冲信号，用渡越时间法来测量距离，因为工作方式简单，直观，在硬件控制和软件设计上都容易实现。3.2.2发射电路发射电路设计的主要目的是提供输入到发射探头电压和功率。本系统单片机的P1.0发出了一组方波脉冲信号，输出波形稳定可靠，但由于输出电流和输出功率非常低，所以还不足以推动发射传感器发射足够的超声波信号，所以在这里加入了一个单电源乙类互补对称功率放大电路，如图3-4所示。图3-4 超声波发射电路原理图3.3接收电路接收部分主要由接收换能器和放大电路组成。里面的放大电路是一个三级运算放大器A1，功能是将从目标处反射回来的微弱信号进行放大整形后送入计数控制电路部分。由于在距离较远的情况下，回波信号很小，转换为电信号的幅度也较小，此要求将信号放大60万倍左右。采用三级放大：前两级放大100倍，用高精密放大器LM318，带宽为15MHz，充分满足要求；第三级采用LF353运算放大器，宽为4MHz。放大后的交流信号经光电隔离送入比较器，比较器的作用是将交流信号整形为一个方波信号，输出信号送入555单稳态触发器。前置放大电路单元的作用是对有用的信号进行放大，并抑制其它的噪声和干扰，从而达到最大信噪比，以利于后续电路的设计。图3-5 超声波接收电路原理图超声换能器的输出电阻比较大，因此前置放大器必须有足够大的输入阻抗(Input Impedance)；换能器的输出电压很大前置放大电路是由一个高精度、高输入阻抗放大器TL082及电阻R2 、R3和Rp构成，组成反向比例放大电路，这样可以减小地线噪声的影响。1.集成运放两个输入端之间的净输入电压U通常接近于零，即U=U-UO，若把它理想化，则有U=0，但不是短路，故常称为虚短。2.集成运放两输入端几乎不取用电流，即净输入电流I0，如把它理想化，则有，但不是断开，故常称为虚断。故可知本电路中：U+=0，U-=U+=0所以有 (3-4)上式表明，输出电压与输入电压成比例运算关系，式中的负号表示与反相。电路的电压放大倍数为: (3-5)根据本设计需要，接收传感器输出电压很小(数十毫伏)，故分别取R2=1K；R3=200K；RP=1K，即放大电路将输入信号放大200倍。3.4显示电路本设计采用LCD液晶显示屏来显示距离和温度，具有体积小、功耗低、界面美观大方等优点，这里使用YB1602液晶屏，它具有16个引脚，其正面左起为第一脚，如图3-6所示： 图3-6 LCD液晶显示屏第一脚GND：接地。第二脚VCC：+5V电源。第三脚 VL：对比度调整端。使用时通过接一个10K的电阻来调节。第四脚RS:寄存器选择信号线，H为数据选择，L为指令选择。第五脚RW:读写信号线。第六脚E ：使能端，当E由高电平跳变为低电平时执行命令。第7-14脚：8位数据线D0-D7。第十五脚BLA:背光电源正极输入端。第十六脚BLK:背光电源负极输入端。如图3-7图3-7 LCD液晶显示原理图3.5蜂鸣器报警电路本次设计通过一只蜂鸣器来提示用户低于测量范围和超出测量范围。蜂鸣器是一块压电晶片，在其两端加上3-5V的直流电压，就能产生3KHz的蜂鸣声，电路如图3-8。通过单片机软件产生3KHz的信号从P3.7口送到三极管9013的基极，控制电压加到蜂鸣器上，驱动蜂鸣器发出声音。 图3-8 蜂鸣器报警原理图3.6总电路的设计与布局3.6.1protelaltium PCB绘图软件本毕业设计都用protelaltium绘制。protelaltium 简介：Protel是目前EDA行业中使用最方便,操作最快捷，人性化界面最好的辅助工具。在中国用得最多的EDA工具，电子专业的大学生在大学基本上都学过protel 99se，所以学习资源也最广,公司在招聘新人的时候用Protel新人会很快上手。 Altium声称中国有73%的工程师和80%的电子工程相关专业在校学生正在使用其所提供的解决方案，而目前正版率只有3%左右。3.6.2总电路的原理图绘制1、 元器件的选择；2、 元器件的绘制；3、 元器件的连接；总电路原理图如下3-9： 图3-9 超声波总电路原理图3.6.3总电路的原理图绘制一、元器件封装绘制二、元器件封装的选择；三、PCB原理图的导入；四、导入原理图后元件布局；五、元器件连接，本设计采用自动布线。PCB导入布局及布线图：图3-10 PCB导入布局及布线图4. 系统软件设计4.1 系统程序的结构(1)基于lcd1602的显示模块，分为初始化子程序、写入子程序以及显示子程序；(2)距离计算模块，分为超声波发送控制程序、接收处理程序、温度补偿子程序等。本次设计使用C语言编写程序，C语言相比汇编有许多的优势，编译器使用KeilVersion4进行程序编译，Keil功能强大使用方便。在编译完成后，通过Proteus软件进行仿真，对设计进行验证和优化。根据硬件系统图4-1及设计结构要求可描述出各个模块的关系：如图4-2图4-1 系统控制总框图程序结构框图：图4-2 程序结构框图4.2超声波测距系统的各组成程序本设计是基于单片机的超声波测距。利用单片机控制超声波的发射和对超声波自发射至接收往返时间的计时。系统定时发射超声波，在启动发射电路的同时启动单片机内部的定时器，T0中断用来计数器溢出，利用定时器的计数功能记录超声波发射的时间和收到反射波的时间。当收到超声波的反射波时，中断溢出标志为零，读取时间差，计算出距离。本章将重点分析超声波测距系统的各子程序的组成。4.2.1超声波模块启动程序void Qidongmokuai() /启动模块 TX=1; /启动一次模块 _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); TX=0; 4.2.2 T0定时器距离计算程序void jisuan() /计算距离 time=TH0*256+TL0; TH0=0; TL0=0; S=time/58; 4.2.3 T0中断用来计数器溢出程序void ZD0() interrupt 1 /T0中断用来计数器溢出,超过测距范围 flag=1;/中断溢出标志 void ZD1() interrupt 3 /T0中断用来计数器溢出,超过测距范围 TH1=64000/256; TL1=64000%256; lb=lb;4.2.4 系统主程序根据程序流程图，主程序的设计如下：while(1) Qidongmokuai(); while(!RX); /当RX为零时等待 TR0=1; /开启计数 while(RX); /当RX为1计数并等待 TR0=0; /关闭计数 jisuan(); /计算 if(S200)/蜂鸣器报警条件（S3cm或者S200cm） TR1=1; else TR1=0; delay(20); 5仿真与调试在仿真与调试是需要用到的软件有Proteus、VC+6.0、Keil uVision4下面将进行相关软件进行介绍Proteus简介：Proteus与其它单片机仿真软件不同的是，它不仅能仿真单片机CPU的工作情况，也能仿真单片机外围电路或没有单片机参与的其它电路的工作情况。因此在仿真和程序调试时，关心的不再是某些语句执行时单片机寄存器和存储器内容的改变，而是从工程的角度直接看程序运行和电路工作的过程和结果。对于这样的仿真实验，从某种意义上讲，是弥补了实验和工程应用间脱节的矛盾和现象。5.2 VC+6.0简介：Microsoft Visual C+ 6.0，简称VC6.0，是微软推出的一款C+编译器，将“高级语言”翻译为“机器语言（低级语言）”的程序。Visual C+是一个功能强大的可视化软件开发工具。自1993年Microsoft公司推出Visual C+1.0后，随着其新版本的不断问世，Visual C+已成为专业程序员进行软件开发的首选工具。keil uvision4 简介：keil uvision4提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部分组合在一起。5.1仿真过程：（1） 元器件选择；（2） 元器件连接；（3） 程序的导入；（4） 模拟电路工作状态的测试；（5） 模拟电路工作状态的调试。以下是仿真图：图5-1 超声波测距仿真图6测量偏差和注意事项测量值与实际值偏差主要是如下原因产生： 超声波发射器的发散角； 避免探测到这种结构的物体； 超声波测距的性能与被测物表面材料；实际测量与测量数据偏差对比（如表）：实际测量值30cm45cm55cm150cm测量显示值30cm44cm56cm152cm注意事项：1：此模块不宜带电连接，如果要带电连接，则先让模块的 Gnd 端先连接。否则会影响模块工作。2：测距时，被测物体的面积不少于 0.5 平方米且要尽量平整。否则会影响测试结果3：工作电压：4.5V5.5V。特别说明，绝对不允许超过 5.5V 功耗电流：最小 1mA，最大 20mA4： 探测距离范围：0.02米4 米。误差：4%；（测量值低于3cm和高于200cm报警）设计总结本设计为基于单片机LCD显示的超声波测距系统。本系统采用单片机STC89C52作为控制器，主要电路包括超声波发射电路、超声波接收电路、显示电路和蜂鸣器报警电路。本系统的设计目的是利用超声波的特点来实现非接触式测距的功能。利用超声波指向性强、传播距离远、抗干扰能力强，具有声波性质的特点实现超声波准确测距的功能。超声波发射/接收模块HC-SR04具有结构简单，体积小，信号处理可靠等特点，能有效地达到简化电路的作用和提高超声波的测距精度，更好的应用于工业生产，建筑工程，航天等重要领域中。这种非接触式测距将会大大方便人们的测量工作。通过本次的设计，我对单片机应用知识的掌握程度提高了不少，同时也了解到目前工业生产中对测量精度的需求，使我对使用单片机实现有效控制的设计过程有了全面地了解。通过学习控制系统工作原理以及如何利用单片机实现各种功能，我通过网络查阅了大量相关的资料，学会了许多相关的知识，培养了我独立解决问题的能力。同时在对硬件电路设计的过程中，巩固了我的专业课知识，使自己受益匪浅。总之，通过本次设计不仅进一步强化了专业知识，还掌握了设计系统的方法、步骤等，为今后的工作和学习打下了坚实的基础。致 谢经过几个星期的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个专科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，在老师的指导下，以及一起合作的同学们的努力，完成了这个设计。本文能够顺利完成首先要感谢我的指导师老师。但在我做毕业设计的每个阶段，指导老师都会督促我毕业设计，并对我的毕业设计提供帮助。最后感谢学院三年来对我的大力栽培，有多少可敬的老师、同学、朋友对我的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！参考文献1郭天祥. 新概念51单片机C语言教程.入门、提高、开发 M电子工业出版社2鲁刚强. 基于液晶显示器的单片机系统设计 J科技资讯3徐玮. 51单片机综合学习系统1602字符型液晶显示篇 J电子制做4高鹏等. PROTEL99入门与提高 J人民邮政电出版社5徐爱均. 单片机高级语言C51应用程序设计 J电子工业出版社6张谦琳. 超声波检测原理和方法 M中国科技大学出版社7谢佳奎.电子线路 M.4版.北京：高等教育出版社，19998郁有文.常健，程继红.传感器原理及工程应用M.西安：西安电子科技大学出版社，2008 9宋宇澄，宋万杰. ALTER系列器件的几种配置方法M.北京：电子科技出版社，200010江晓安.数字电子技术M.西安：西安电子科技大学出版社，199811田静.声学一科学、技术与艺术M.北京：科学出版社，200212何希才.传感器及其应用电路M.北京：电子工业出版社，200113 沈红卫.单片机应用系统设计实例与分析M.北京航空航天大学出版社，200114纪良文, 蒋静坪. 机器人超声测距数据的采集与处理J. 电子技术应用，200115曹建海, 路长厚, 韩旭东. 基于单片机的超声波液位测量系统J. 仪表技术与传感器, 2004 附 录1系统程序清单：#include /头文件#include /头文件#define uchar unsigned char /宏定义#define uint unsigned int /宏定义sbit lcden=P05; /引脚定义sbit lcdrs=P07;sbit lcdrw=P06;sbit RX=P31;sbit TX=P32;sbit lb=P36; uint time=0; /定义变量unsigned long S=0; bit flag =0; /位定义uchar disdat4= 0,0,0,0,; /数组定义void delay(uint z) /延时子程序 uint x,y; /变量定义 for(x=z;x0;x-) for(y=110;y0;y-); /毫秒延时void write_com(uchar com)/定义一个带参数的写命令子程序 lcdrs=0; /1602的rs为0时，接收命令，为1时接收数据 P2=com;/把void write_com(uchar com)中的COM中的数据给P0口 delay(5); lcden=1; delay(5); lcden=0; delay(5);void write_shu(uchar shu)/定义一个带参数的写数据子程序 lcdrs=1; /1602的rs为0时，接收命令，为1时接收数据 P2=shu;/把void write_shu(uchar shu)中的COM中的数据给P0口 delay(5); lcden=1; delay(5); lcden=0; delay(5);void write_1602(uchar add,uchar dat) /LCD显示 write_com(0x80+0x40+add); write_shu(dat);void xianshi(uchar *ch) /字符显示while(*