超声波测距课程设计

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1、课程设计课程：xxxx课程设计题目：超声波测距仪所属院(系)电气工程学院专业班级自控1201姓名袁玉坤学号：1217014031指导老师王春侠完成地点电气学院实验室2015年12月08日目录摘要1一课题的方案设计与论证21.1超声波测距系统设计的目的和要求21.2超声波测距系统的工作原理21.3方案论证41.3.1结构图41.3.2系统整体方案的论证5二硬件设计62.1单片机电路62.2超声波集成模块62.2.1超声波集成模块实物图62.2.2超声波集成模块参数72.2.3接口定义72.2.4超声波集成模块时序图72.2.5注意事项82.3显示模块（四位共阳极数码管）82.4电源模块9三软件

2、设计103.1超声波模块103.2显示模块103.3主程序流程图10四系统调试134.1硬件调试134.1.1LED灯不亮的原因134.1.2LED显示134.1.3软件调试13五结论14六参考文献15七附录16附录A:仿真图16附录B:元器件清单17附录C：源程序18摘要随着科技的发展，人们生活水平的提高，城市发展建设加快，城市给排水系统也有较大发展，其状况不断改善。但是，由于历史原因合成时间住的许多不可预见因素，城市给排水系统，特别是排水系统往往落后于城市建设。因此，经常出现开挖已经建设好的建筑设施来改造排水系统的现象。城市污水给人们带来了困扰，因此箱涵的排污疏通对大城市给排水系统污水处

3、理，人们生活舒适显得非常重要。而设计研制箱涵排水疏通移动机器人的自动控制系统，保证机器人在箱涵中自由排污疏通，是箱涵排污疏通机器人的设计研制的核心部分。控制系统核心部分就是超声波测距仪的研制。因此，设计好的超声波测距仪就显得非常重要了。本设计采用以AT89C51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

4、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。关键词：AT89c51;超声波；测距第20页一课题的方案设计与论证1.1超声波测距系统设计的目的和要求（1）超声波测距系统的设计目的这个设计的主题是超声波测距仪的设计，我们可以看到设计目标是利用HC-SR04超声波测距模块测量距离。通过超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻同时开始计时，超声波在空气中传播，途中遇到障碍物就立即返回来，超声波接收器接收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为c（本次设计默认值为340m/s），从

5、超声波信号发送到接收器接收到返回信号所用的时间为t，由此可以计算出超声波发射点距障碍物的距离s。计算公式：s=(c×t)/2其中，s为被测物与测距仪的距离，c为声速，t为声波往返所用的时间。要设计出超声波测距仪，首先超声波传感器发射部分发射超声波信号的同时要让定时器0开始计时；再要让超声波传感器接受部分接受超声波信号的同时让定时器停止计时；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。这个设计中，用定时器0计时，端口判断接收超声波信号。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。在本设计里需要用到的AT89C51单片机、HC-SR04超声波测距模块、四位

6、共阳极数码管等将在后面介绍。（2）超声波测距仪系统设计的要求：Ø设计的控制电路、技术实现方式使用AT89C51单片机控制。Ø采用超声波测距（非接触式）方式实现。Ø采用四位共阳极数码管显示器显示结果。以上的设计目的、要求是超声波测距仪设计的依据。1.2超声波测距系统的工作原理超声波测距方法的原理通常是使用时间差。首先测量从发射超声波到遇到障碍后返回的总时间，测量装置利用单片机与HC-SR04超声波测距模块处理，最后通过四位共阳极数码管显示器显示测量点与障碍物之间的距离。超声波测距仪主要由三个部分组成，包括AT89C51微控制器，HC-SR04超声波测距模块，四位共阳极数码管显示器。其原理图如图

7、1-1所示。第20页障碍物超声波发射器超声波接收器单片机驱动电路LCD显示图1-1超声波测距仪原理框图Figure1-1Blockdiagramoftheultrasonicrangefinder由上图可以看出，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。控制器也可以用AT89C51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，超声波接收器把检测到的信号输入到