超声波测距本科学位论文.doc

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1、西华大学课程设计说明书目录1．前言12.总体方案设计22.1电源模块选择22.2显示模块选择22.3报警模块选择32.4测距模块选择32.5主控芯片选择32.6系统总方框图43.各模块电路设计53.1HC-SR04超声波模块设计53.2单片机最小系统模块设计63.3电源模块设计73.4声光报警模块设计73.5液晶显示模块设计84.系统软件设计94.1keiluvision4介绍94.2程序流程图105.设计总结116.参考文献12附录一：系统总图13附录二：相关程序14西华大学课程设计说明书1．前言超声波测距

2、主要应用于倒车提醒、建筑工地、工业现场等的距离测量，虽然目前的测距量程上能达到百米，但测量的精度往往只能达到厘米数量级。超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的,测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。由此可见，超声波测距原理与雷达原理是一样的。测距的公式表示为：L=C×T。本文基于51单片机和HC-SR04超声波传感器设计出了一套测量和现实距离系统，运用超声波测距系统原理，将采集到的距离信息通过1

3、602液晶显示，并设置有声光报警功能，当测量距离小于设定的门限值时，单片机会驱动无源蜂鸣器和LED进行报警，单片机会根据距离改变驱动方式，距离越近，蜂鸣器发声频率会越高，LED也会越亮。36西华大学课程设计说明书2.总体方案设计2.1电源模块选择方案一：采用两节五号的干电池作为主控芯片的供电电源。此方案简单易行，但是此系统是处于长期工作状态对电量的消耗比较大。方案二：采用汽车自带的汽车电瓶12V电源降压后供电。此方案较好的利用汽车自身能源，避免单独电源给防撞系统供电，可使系统长期安全不掉电工作。方案三：采用集

4、成稳压芯片7805，输出稳定的5V对整个系统供电。确定方案：综合考虑成本和系统的稳定性，决定选择方案三的供电方法。2.2显示模块选择方案一:LCD1602液晶也叫LCD1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形。1602LCD是指显示的内容为16X2,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（

5、显示字符和数字）。方案二:LCD12864液晶，能显示汉字，字符，数字等，但是体积较为庞大，所占空间较大。方案三:诺基亚5110液晶,该模块具有以下特点： 84x48 的点阵LCD，可以显示4 行汉字，采用串行接口与主处理器进行通信，接口信号线数量大幅度减少，包括电源和地在内的信号线仅有9 条。支持多种串行通信协议（如AVR 单片机的ＳＰI、MCU51的串口模式０等），传输速率高达4Mbps，可全速写入显示数据，无等待时间。方案四：数码管，显示较为稳定，抗干扰较强，但是显示能力单一，显示内容会受到一定限制。确

6、定方案：为了平衡作品体积和显示功能需求之间的矛盾，故选择LCD1602液晶作为显示模块。36西华大学课程设计说明书2.3报警模块选择方案一:ISD4004，功能强大，能自如的录音和放音，且录放音时间持续很长，储存能力较好，还能进行短时间音乐的播放。但是炒作较为复杂，同时价格也较为昂贵。方案二：ISD1760，功能较为强大，能建议的进行录音和放音，能持续一段时间的录放音，但时间不长。操作复杂性不高，价格适中。方案三：采用无源蜂鸣器进行报警，利用单片机发出频率可变的方波，可以驱动蜂鸣器发出频率不同的声音，达到报警

7、的目的，并且声音频率还可以和测量距离相结合，蜂鸣器价格较为便宜，安装也较为方便。确定方案：从实际需求的角度出发，摒弃一味追求难度的不良思维，鉴于本设计对放音时长的需求不大，故确定选择无源蜂鸣器进行报警，结合LED进行光信号报警，单片机发出占空比不同的PWM波，可以驱动LED发出不同的亮度，结合测量距离，反馈出不同的光信号报警效果。2.4测距模块选择方案一：光栅传感器模块：接触型测量，距离近，精度非常高，能进行较为微小的距离测量主要用于高精度切割等；方案二：超声波传感器模块：非接触型测量，距离一般，最多几十米，

8、精度厘米级，操作简单，价格较为低廉，但对被测物体面积有要求。方案三：红外测距传感器模块：非接触型测量，非可见光，距离短，精度不高，同时易受干扰，红外感应器使用较多。方案四：激光测距传感器模块：非接触型测量，可见光，距离全能，有远也有近，精度有MM级、也有厘米级等，但造价比较昂贵,应用多为高精度高性能领域。确定方案：从价格和实际的实用性方面和应用领域等各个方面综合考虑，决定选择超声波传感器模块。2.5