基于单片机的超声波测距仪设计与实现

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1、编号：桂林理工大学博文管理学院实习实训课程指导教程——《单片机应用实践》——《电子设计与应用实践》基于单片机的超声波测距仪设计与实现2015年9月摘要由于超声波的指向性强，能量消耗缓慢，在介质中转播的距离较远，因而超声波14经常用于距离的测量，如测距仪和物体位置测量仪等都可以通过超声波来实现。该系统介绍了一种基于MSP430单片机的超声波脉冲测距预警倒车雷达系统。该系统以空气中超声波的传播速度为确定条件，利用反射超声波测量待测距离。并且描述了系统研制的理论基础，超声波传感器等部分的电路设计以及使用了性能优良的单片机对

2、系统起到了积极的作用。关键词：单片机；测距；超声波14目录1项目要求32项目分析和系统设计33硬件设计33.1单片机选型模块43.2SDM-IO集成模块43.31602液晶显示模块53.4系统电源54软件设计54.1主程序55系统调试65.1硬件调试65.2程序调试75.3联合调试96项目演练97项目总结9附录1电路设计原理图（参考）10附录2PCB设计原理图（参考）11附录3关键程序（参考）121414基于单片机的超声波测距仪设计与实现1项目要求本系统利用MSP430单片机为核心器件，外加超声波接收、发射电路和报警

3、电路，用动态扫描法实现LCD1602数字显示，完成超声波测距及报警功能。该系统主要实现的功能如下：1.测量与被测物体之间的距离，采集室内温湿度（用于声速的温湿度补偿）；2.采用液晶动态显示与被测物体之间的距离及温湿度等；3.设置距离阈值，当超过此值时蜂鸣器会发出报警信号，且距离越近发出的声音的频率越高，当与障碍物之间的距离超过最小距离时，红色LED会发亮，实现报警；2项目分析和系统设计由单片机向Trig管脚输入一个10uS以上的高电平,可触发模块测距。接外部电路的Echo端，当测距结束时，此管脚会输出一个高电平，电平

4、宽度为超声波往返时间之和,在通过单片机340M/S乘以往返时间除以2得到了数据通过1602显示出来，得数据后在判断语句if状态下为以下三种情况时会使P2.5端口输出一个高电平使蜂鸣器发出报警：①当小于等于1米大于0.6米时；②当小于等于0.6米到大于0.3米时；③当小于0.3米时。3硬件设计本系统利用MSP430单片机为核心加上外部自己设计的超声波接收和发射电路，完成超声波测距及报警功能，在可能的情况下，将测量距离提高到1m以上，精度控制在5%以内，当距离在相应范围内时，蜂鸣器会发出一定频率的报警声，从而实现距离报警

5、功能。硬件电路系统框图如图3-1：14蜂鸣器1602显示超声波模块Msp430单片机障碍物图3.1系统结构框图3.1单片机选型模块基于名为LaunchPad，MSP-EXP430G2低成本实验板是一款适用于TI最新MSP430G2XXX犀利产品的完整开发解决方案。基于USB的集成型仿真器可提供全系列MSP430G2XX器件开发应用所必备的所有软件、硬件。LunchPad具有集成的DIP目标插座，可支持多达20个引脚，从而使MSP430ValueLine器件能够轻松插入LaunchPad实验板电路。图3.2单片机选型模

6、块图3.2SDM-IO集成模块采用市场上卖的集成模块SDM-IO，该模块只需Trig端口发出一个超过10us的低电平，然后将Trig端的电平拉高，此时在模块内部会自动发出8个40kHz的超声波脉冲。发射出的超声波经障碍物反射回来后，Echo端口会输出一个宽度为150us的负脉冲，并由高电平变为低电平，从Trig端口的高电平到Echo端口的低电平之间的时间就是超声波由发送到反射被接收这段时间143.31602液晶显示模块该频率计显示选用1602来进行显示，1602字符型LCD通常有14条引脚线或16条引脚线的LCD，多

7、出来的2条线是背光电源线，VCC(15脚)和地线GND(16脚)，其控制原理与14脚的LCD完全一样。图3.41602显示电路3.4系统电源整个电路采用USB电源，为所有的USB外设提供了单一的易于使用的标准的连接类型，简化了USB外设的设计。整个的USB的系统只有一个端口和一个中断节省了系统资源。4软件设计4.1主程序本系统整体工作主要由单片机程序控制实现，其工作过程为：利用MSP430单片机加上外部自己设计的超声波接收和发射电路，完成超声波测距及报警功能，在可能的情况下，将测量距离提高到1m以上，精度控制在5%以

8、内，当距离在相应范围内时，蜂鸣器会发出一定频率的报警声，从而实现报警功能。14系统程序框图如图4-1所示：开始初始化发出超声波信号送MSP430G2452处理超声波对接受数据处理是否高电平？NNY1602显示报警同时图4.1系统程序流程图5系统调试本单片机的温度控制系统的设计分为硬件电路设计和软件设计两个部分，因此调试也分成两部分进行调试。5.