超声波测距仪毕业论文

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1、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：朱淼森班级：12级应用电子（1）班设计课题：超声波测距仪指导教师：姚聪2014年11月28日目录目录i摘要4第一章概述11.1系统功能要求11.1.1基本要求11.1.2发挥部分11.2系统设计方案11.2.1超声波测距模块21.2.2显示模块21.2.3主控模块21.2.4电源模块21.2.5充电控制模块2第二章硬件设计42.1超声波测距模块42.1.1设计方案42.1.2HC-SR04芯片介绍42.1.3超声波测距模块原理42.2显示模块52.2.1设计方案52

2、.2.21602液晶显示器介绍［1］62.2.31602液晶显示器原理62.3主控模块72.3.1设计方案72.3.2STC12C5A60S2单片机介绍［2］72.3.3STC12C5A60S2单片机原理82.4总体硬件设计92.4.1总体设计方案92.4.2完整硬件电路图9第三章软件设计103.11602液晶屏显示驱动模块103.1.1软件设计方案103.1.2软件流程103.1.3软件代码103.2A/D检测模块143.2.1软件设计方案143.2.2软件流程图143.2.3软件代码［3］153.3超声波测距模块163.3.1软件

3、设计方案163.3.2软件流程图163.3.3软件代码173.4软件整体流程243.4.1软件整体设计方案243.4.2主函数程序结构24第四章系统结果255.1超声波测距仪性能介绍255.2超声波测距仪结果分析25致谢27参考文献28摘要超声波测距仪要求测量范围在5cm~500cm，测量精度1cm，测量时与被测物体无直接接触，能够清晰稳定地显示测量结果。由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波常用于距离测量。超声波测距仪，可以应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控，也可用于液位、井深、管道

4、长度等测量的场合。利用超声波检测往往比较迅速、方便、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因为往往在移动机器人的研制中得到了广泛的应用。本组设计的超声波测距仪采用HC-SR04模块实现了超声波的发射与接收，采用STC12C5A60S2单片机做为该测距仪的控制核心，此设计易于调试，成本低廉，具有很强的实用价值和良好的市场前景。关键词：超声波传感器，单片机，测距仪第一章概述声波分为纵波和横波等，声波可以在任意介质当中传播称之为纵波。当声波受到尺寸大于其波长的目标物体阻挡时就会产生反射，反射波称为回声。假如声波在介质中传

5、播的速度是已知的，而且声波从声源到达目标然后返回声源的时间可以测量得到，那么就可以计算出从声源到目标的距离。超声波测距仪就是基于上面原理而设计的。这里声波传播的介质为空气，采用的是方向性较好的超声波。1.1系统功能要求1.1.1基本要求（1）最大测距距离5m，最小测距距离5cm。（2）测量精度小于1cm。（3）人机界面友好，操作方便，用液晶屏或数码管显示测量值。（4）自带可充电电池作为电源，充电电池用USB口充电。1.1.2发挥部分（1）最大测距距离提高到10m。（2）测量精度提高到5mm。（3）使用两套以上设备实现“一问一答”的二次

6、雷达工作方式进行距离测量。各套设备发射不同编码波形实现自身个体身份识别，并以此同时测量自身与其它多个个体之间的距离。1.2系统设计方案根据系统功能要求，本此设计的思路是将系统分为电源模块、主控模块、超声波测距模块、显示模块和充电控制模块五个部分（如图1-1所示）进行分步设计。电源模块主控模块充电控制模块显示模块超声波测距模块图1-1系统功能框图测量距离的方法有很多种，短距离的可以用米尺，远距离的有激光测距等，超声波测距适用于高精度的中长距离测量。因为超声波在标准空气中的传播速度为331.45米/秒，由单片机负责计时，系统的测量精度理论

7、上可以达到毫米级。超声波测距的原理一般采用渡越时间法TOF（time of flight），也可以称为回波探测法。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在介质中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。根据传声介质的不同，可分为液介式、气介式和固介式三种。根据所用探头的工作方式，又可分为自发自收单探头方式和一发一收双探头方式。超声波在空气中(20℃)的传播速度为340m/s(实际速度为344m/s这里取整数)，根据计时器记录的时间就可以计算出发射点距障碍物的距离，公式S=340

8、*t/2。1.2.1超声波测距模块超声波测距模块用于实现本系统核心功能，是本次设计首先考虑的内容，超声波测距模块的好坏，直接决定了产品的性能。1.2.2显示模块显示模块是人际交换的重要平台之一，显示模块的好坏直接决定了用