基于單片機(jī)的超聲波測距儀設(shè)計摘要本文構(gòu)建了一套單片機(jī)為基礎(chǔ)的超聲測距系統(tǒng)，解析其工作原理：采用單片機(jī)對定時器進(jìn)行時序管理，通過運(yùn)算獲取超聲波的往返時延，解析出空間距離值，把計算得到的距離數(shù)據(jù)反饋至液晶屏幕。該測距控制系統(tǒng)采用數(shù)字單片機(jī)作為核心架構(gòu)，集成了測距控制模塊、電源管理模塊、顯示模塊及聲光報警裝置，實現(xiàn)綜合測距目標(biāo)，采用高精度優(yōu)化的結(jié)構(gòu)方案與性能參數(shù)，兼具測量和控制特性，該測距儀采購費(fèi)用低，測量誤差較小，數(shù)據(jù)辨識度高，流程圖結(jié)構(gòu)分明，研究成果在需要實施距離參數(shù)檢測的多個行業(yè)均具有適用性。關(guān)鍵詞：超聲波；測距；單片機(jī)；

目錄TOC\o"1-3"\f\h\u14770摘要 Ⅰ3028第一章緒論 I第五章系統(tǒng)測試與組裝5.1元器件的選擇與測量本次設(shè)計的儀器涵蓋STC89C52單片機(jī)、晶振、電阻、容量、按鈕、開關(guān)、電源座、三極管、LED、蜂鳴器、信號、液晶顯示屏等。在進(jìn)行焊接的時候，要特別關(guān)注器件的正負(fù)極性、電阻電容大小、芯片的引腳次序等一些具體的問題。普通電阻器的數(shù)值可由色環(huán)讀出，也可由萬用表直接測定；電容器、晶體振蕩器等的大小會在其自身；器件的正、負(fù)值可以采用長正、短正、負(fù)值的原理，對于某些特定器件，還可以從查詢數(shù)據(jù)中得知其正、負(fù)值。5.2元件的焊接與組裝(1)在焊接之前，必須對每一個元件進(jìn)行盡量全面的檢測，確保使用的元件都符合要求。(2)各元件的裝配方位應(yīng)相同，以便正確的進(jìn)行焊接，并能合理地布置線路。(3)分立元件件時，要將組件的正反向進(jìn)行區(qū)分，標(biāo)識應(yīng)該放在一個便于查看和調(diào)整的地方。在電容器和晶體二極管等具有正極性和負(fù)極性的器件中，在裝配過程中必須格外小心，以免造成試驗的失敗。(4)為方便焊接查線和以后的線路檢測，可以按照線路中線路的功能選用不同色彩的線路。通常情況下，紅色線用于正電源，藍(lán)色線用于負(fù)電源，黑色線用于地線，黃色線用于信號線。當(dāng)然，你也可以選擇一種顏色。(5)在實際的焊接過程中，連線要盡可能的簡單明了，便于連接。連線并沒有穿過IC的晶片，而是繞著IC的晶片運(yùn)行。而且要盡量避免連線之間的重疊和交叉，也要避免在元件的上面穿過。(6)為了保證線路的工作和測試的順利進(jìn)行，所有的接地線路都要相連，構(gòu)成一個共同的基準(zhǔn)點(diǎn)。裝配方式的恰當(dāng)，布置的恰當(dāng)，不但能保證電路整齊美觀，工作可靠，還能方便地進(jìn)行檢查、調(diào)試及排除各種故障。5.3電路的調(diào)試其中“調(diào)試”就是對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整、改進(jìn)和測試。測試指的是在完成了電路焊接之后，對其進(jìn)行了檢測，并對其進(jìn)行了檢測，而調(diào)試指的是根據(jù)檢測結(jié)果對其進(jìn)行了修改，從而達(dá)到了設(shè)計的要求。在開始調(diào)試之前，應(yīng)該制定出測試項目、測試步驟、調(diào)試方法和所用的工具等，確保調(diào)試工作能夠順利地完成。。5.3.1調(diào)試方法調(diào)試的原理有兩個：“一邊安裝一邊調(diào)試”是一種有效的解決方案，它將一個復(fù)雜的電路按照其工作原理框架，劃分為幾個獨(dú)立的部分，并且根據(jù)這些部分的不同，不斷拓展安裝和調(diào)試的范圍，從而實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的有效調(diào)試。該方法是一種較為通用的方法。第二種方式是將所有的電子線路都焊好之后，進(jìn)行一次調(diào)試。該方案更適合于在電路較為簡單，但不適用于系統(tǒng)較為復(fù)雜的情況下進(jìn)行電路調(diào)試。5.3.2調(diào)試步驟(1)通電前的檢驗在一條線路被焊接完成后，不能立即開始使用，而應(yīng)該按照電路連接的原則，仔細(xì)檢查它們是否符合規(guī)定，是否存在錯線、少線、多線、短路等情況，特別是在插頭和焊點(diǎn)之間，應(yīng)該保證每條線路使用的插頭數(shù)量與設(shè)計圖上的一致。在查線時，宜采用“Ω×1”位的指針型千用表，或采用“Ω”位的數(shù)碼千用表，并盡量采用直接對元件管腳進(jìn)行測試，以便在同一時間內(nèi)找出接觸不良之處。(2)通電觀察當(dāng)電路正確連接時通電（首先關(guān)閉電力供應(yīng)，在電力供應(yīng)被開啟后，將電力供應(yīng)開啟）。當(dāng)電源被打開時，應(yīng)該先放松心態(tài)，然后再認(rèn)真檢查，以確保電路的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。檢查時應(yīng)注意檢查各個部分，例如：檢查元器件的溫度、損耗程度、漏電率、短路或者斷路的可能性。在試驗時，若發(fā)現(xiàn)線路有不正?，F(xiàn)象，應(yīng)馬上將電源切斷，經(jīng)確認(rèn)無誤后，再重新上電進(jìn)行試驗。最后，為了確保元件的正常工作，還要根據(jù)需要，對各個元件管腳電源的電壓進(jìn)行測量。(3)單元電路調(diào)試當(dāng)檢查和維護(hù)每一組元器件的電氣特性時，必須詳細(xì)闡述其相關(guān)規(guī)定。檢查和維護(hù)過程應(yīng)按照電氣特性曲線，以便順利完成，并且可以使用之前檢查過的元器件產(chǎn)生的輸出來為下一級元器件提供參考。這樣可以使整個系統(tǒng)的運(yùn)行更為順暢和便利。系統(tǒng)的調(diào)試可以被劃分為兩種：靜態(tài)測試。這種方法要求使用者不接收任何外界信息，而只檢查被測零件的狀態(tài)，特別要注意它的平衡狀態(tài)。?？梢詫Τ霈F(xiàn)故障或出現(xiàn)危險情況的元件進(jìn)行檢測。通過使用先入為主的輸入或本地的輸入，可以實現(xiàn)動態(tài)調(diào)整，以確保單元的性能，其中涉及的性能要素有：振蕩范圍、振蕩特性、振蕩速度、振蕩比例、振蕩時長、振蕩次序、振蕩強(qiáng)度、振蕩次序等。對生成的信號來說，通常只能看到其動態(tài)指數(shù)。通過對動、靜試驗的對比，對所設(shè)定的目標(biāo)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并對其進(jìn)行了合理的修改。必須對調(diào)試期間進(jìn)行詳細(xì)的記錄。(4)設(shè)備整體調(diào)試在各個單元電路調(diào)試好之后，并不代表其構(gòu)成的整體電路就會好，所以還是要對其進(jìn)行整體電路調(diào)試。整個電路調(diào)試的重點(diǎn)就是要對整個電路進(jìn)行觀測和測試，并將測試的結(jié)果與設(shè)計指標(biāo)進(jìn)行一一比較，找到存在的問題以及相應(yīng)的解決方案，之后再對電路以及它的參數(shù)展開修改，直至所有電路的性能都達(dá)到了設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)。5.4硬件功能展示本設(shè)計實物圖與紅外遙控器開機(jī)狀態(tài)如圖5-1所示。圖5-1超聲測距儀實物點(diǎn)擊最上邊按鍵調(diào)整測距警報值，第二個按鍵減小閾值，第一個按鍵增大閾值，并且設(shè)置閾值為13cm。圖5-2設(shè)置超聲測距閾值待示數(shù)穩(wěn)定后進(jìn)行前端設(shè)置障礙物測距。圖5-3前端報警結(jié)論對超聲波測距機(jī)制進(jìn)行深入分析，本研究制定了系統(tǒng)硬件電路的詳盡設(shè)計圖樣，同時，對軟件實施的具體操作流程進(jìn)行了細(xì)致的說明。依托單片機(jī)的處理與操控特性，創(chuàng)造了一套操作便捷的超聲波檢測系統(tǒng)。運(yùn)用超聲波檢測技術(shù)方案，大幅提升了傳感器的靈敏度和精確度，便于執(zhí)行實時追蹤，提升了測量結(jié)果的精確性水平。運(yùn)用STC89C52單片機(jī)驅(qū)動的超聲波檢測器所搜集的距離數(shù)據(jù)逐一被提取，數(shù)據(jù)在液晶顯示屏上直觀地顯現(xiàn)。一旦檢測到測試數(shù)據(jù)中存在一至兩項未達(dá)標(biāo)于警報門檻，立刻啟用聲光報警裝置，警報燈在超音波模塊旁迅速亮起。通過按鈕操作調(diào)整警報數(shù)值。實證分析指出，該款測距儀穩(wěn)定性有保證，完美適應(yīng)常規(guī)的短距離測量標(biāo)準(zhǔn)，成本與收益比例協(xié)調(diào)。該系統(tǒng)已達(dá)成既定的工作目標(biāo)。參考文獻(xiàn)[1]邱生卓,譚興,黃寧.超聲波測距語音提示系統(tǒng)的研究[J].工業(yè)控制計算機(jī),2023,8:109-110.[2]龐京玉,王俊.高精度超聲波測距系統(tǒng)開發(fā)[J].現(xiàn)代計算機(jī)（專業(yè)版）,2022.5(3):8-13.[3]史曉華,杜新培.超聲波測距系統(tǒng)[J].科技廣場,2021,5(1):59-61.[4]李會來,李小民,蘇立軍,等.一種適用于機(jī)器人避障的超聲波測距系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].儀表技術(shù),2020(7):32-34.[5]李恒,徐小力.移動機(jī)器人超聲波測距避障系統(tǒng)設(shè)計[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2024,37(3):157-159.[6]趙月靜,陳繼榮,張永弟.單片機(jī)原理及應(yīng)用課程創(chuàng)新實踐教學(xué)改革[J].實驗技術(shù)與管理,2023,30(1):176-179.[7]王海燕,楊艷華.Proteus和Keil軟件在單片機(jī)實驗教學(xué)中的應(yīng)用[J].實驗室研究與探索,2022,31(5):88-91.[8]高林.單片機(jī)原理與微機(jī)原理綜合仿真系統(tǒng)的設(shè)計及應(yīng)用[J].實驗技術(shù)與管理,2014,31(3):91-94.[9]曹召洋.基于單片機(jī)的超聲測距系統(tǒng)[J].信息記錄材料,2020,21(6):246-247.[10]馮學(xué)齊.基于單片機(jī)的超聲測距系統(tǒng)[J].硅谷,2023(3):30,73.DOI:10.3969/j.issn.1671-7597.2009.03.022.附錄附錄A原理圖附錄B程序源代碼#include<reg52.h>#include<intrins.h>#defineucharunsignedchar //以后unsignedchar就可以用uchar代替#defineuintunsignedint //以后unsignedint就可以用uint代替sfrISP_DATA=0xe2; //數(shù)據(jù)寄存器sfrISP_ADDRH=0xe3; //地址寄存器高八位sfrISP_ADDRL=0xe4; //地址寄存器低八位sfrISP_CMD=0xe5; //命令寄存器sfrISP_TRIG=0xe6; //命令觸發(fā)寄存器sfrISP_CONTR=0xe7; //命令寄存器sbitLcdRs_P=P2^7; //1602液晶的RS管腳sbitLcdRw_P=P2^6; //1602液晶的RW管腳sbitLcdEn_P=P2^5; //1602液晶的EN管腳sbitTrig_P=P2^2; //超聲波模塊的Trig管腳sbitEcho_P=P2^3; //超聲波模塊的Echo管腳sbitKeySet_P=P3^2; //“設(shè)置”按鍵的管腳sbitKeyDown_P=P3^3; //“減”按鍵的管腳sbitKeyUp_P=P3^4; //“加”按鍵的管腳sbitBuzzer_P=P2^1; //蜂鳴器的管腳sbitLed_P=P2^0; //LED報警燈的管腳sbitDQ=P1^0; //溫度傳感器的引腳定義uintgAlarm; //報警距離變量floatgSpeed; //保存超聲波的速度值/*********************************************************///單片機(jī)內(nèi)部EEPROM不使能/*********************************************************/voidISP_Disable(){ ISP_CONTR=0; ISP_ADDRH=0; ISP_ADDRL=0;}/*********************************************************///從單片機(jī)內(nèi)部EEPROM讀一個字節(jié)，從0x2000地址開始/*********************************************************/unsignedcharEEPROM_Read(unsignedintadd){ ISP_DATA=0x00; ISP_CONTR=0x83; ISP_CMD=0x01; ISP_ADDRH=(unsignedchar)(add>>8); 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//產(chǎn)生復(fù)位脈 DS18B20_WriteByte(0xcc); //忽略ROM指令 DS18B20_WriteByte(0xbe); //讀取溫度指令 for(j=0;j<16;j++) //讀取溫度數(shù)量 { DQ=0; _nop_(); _nop_(); DQ=1; Delay15us(); b=DQ; Delay15us(); Delay15us(); Delay15us(); b=b<<j; temp=temp|b; } temp=temp*0.0625*10; //合成溫度值并放大10倍 return(temp); //返回檢測到的溫度值}/*********************************************************///計算測到的距離/*********************************************************/uintGetDistance(void){ uintss; //用于記錄測得的距離 TH0=0; TL0=0; Trig_P=1; //給超聲波模塊一個開始脈沖 DelayMs(1); Trig_P=0; while(!Echo_P); //等待超聲波模塊的返回脈沖 TR0=1; //啟動定時器，開始計時 while(Echo_P); //等待超聲波模塊的返回脈沖結(jié)束 TR0=0; //停止定時器，停止計時 ss=((TH0*256+TL0)*gSpeed)/2; //距離cm=（時間us*速度cm/us）/2 if(ss>999) //把檢測結(jié)果限制999厘米內(nèi) ss=999; returnss;}/*********************************************************///按鍵掃描/*********************************************************/voidKeyScanf(){ uchari; uchardat1,dat2; if(KeySet_P==0) //判斷是否有按鍵按下 { LcdGotoXY(1,0); //液晶第二行刷新顯示 LcdPrintStr("alarm=cm"); LcdGotoXY(1,8); //顯示當(dāng)前的報警值 LcdPrintNum(gAlarm); DelayMs(10); //消除按鍵按下的抖動 while(!KeySet_P); //等待按鍵釋放 DelayMs(10); //消除按鍵松開的抖動 i=1; while(i) { if(KeyDown_P==0) //報警值減的處理 { if(gAlarm>2) gAlarm--; LcdGotoXY(1,8); LcdPrintNum(gAlarm); DelayMs(300); } if(KeyUp_P==0) //報警值加的處理 { if(gAlarm<400) gAlarm++; LcdGotoXY(1,8); LcdPrintNum(gAlarm); DelayMs(300); } if(KeySet_P==0) //再次按下設(shè)置鍵的判斷 { LcdGotoXY(1,0); //液晶恢復(fù)測量時的內(nèi)容顯示 LcdPrintStr("dist=cm"); DelayMs(10); //消除按鍵按下的抖動 while(!KeySet_P); //等待按鍵釋放 DelayMs(10); //消除按鍵松開的抖動 i=0; } } dat1=gAlarm/100; dat2=gAlarm%100; Sector_Erase(0x2000); EEPROM_Write(0x2000,dat1); EEPROM_Write(0x2001,dat2); } }/*********************************************************///報警判斷/*********************************************************/voidAlarmJudge(uintss){ uchari; floatalr1,alr2,alr3,alr4; alr1=gAlarm/4.00*1; alr2=gAlarm/4.00*2; alr3=gAlarm/4.00*3; alr4=gAlarm/4.00*4; //報警頻率最快 if(ss<alr1) { for(i=0;i<10;i++) { Led_P=0; Buzzer_P=0; DelayMs(50); Led_P=1; Buzzer_P=1; DelayMs(50); KeyScanf(); } } //報警頻率第二快 elseif(ss<alr2) { for(i=0;i<5;i++) { Led_P=0; Buzzer_P=0; DelayMs(100); Led_P=1; Buzzer_P=1; DelayMs(100); KeyScanf(); } } //報警頻率第三快 elseif(ss<alr3) { for(i=0;i<2;i++) { Led_P=0; Buzzer_P=0; DelayMs(200); Led_P=1; Buzzer_P=1; DelayMs(200); KeyScanf(); } } //報警頻率最慢 elseif(ss<alr4) { for(i=0;i<2;i++) { Led_P=0; Buzzer_P=0; DelayMs(300); Led_P=1; Buzzer_P=1; DelayMs(300); K