项目编号：mcuclub-311
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总字数：9000+
基于51单片机的超声波测距系统
摘 要
随着社会经济发展的趋势，运输业日益繁荣，汽车车辆总数猛增。交通拥堵越来越严重，交通事故屡屡发生，造成不可避免的人身安全，人员伤亡和财产损失,本课题的研究基于51单片机的超声波传感器系统软件的设计方案，主要是利用超声波在空气中传播遇到障碍物后反射回来。超声信号接收器接收并计算其自发射发送到接受往返时间，然后测得距离。系统软件由超声波模块，蓝牙模块，单片机设计，LCD显示控制模块和温度补偿组成。根据单片机设计的综合解决，电路和程序模块的功能的实现。
本设计方案充分利用了单片机设计的特点，可以实现实时处理，具有一定的应用和实用价值。由于超声波传感器是一种非接触式且非破坏性的测试技术，不会受到光源，被测目标的颜色等的伤害，并且比其他仪器和设备更环保。更能抵抗极端自然环境，例如潮湿和寒冷，烟雾，高温，腐蚀蒸汽，维护成本低，无环境污染，可靠性强，寿命长等特点。因此，超声波测试的使用通常是快速，方便，易于测量，易于完成的实时处理，并且可以在测量精度水平上实现用于工业生产的易于使用的指标值，以便更好地实现搬运机器人自动避开障碍物并四处走动，必须配备激光测距系统软件，以便可以立即获取障碍物的位置信息（距离和方向）。这样，超声波传感器在搬运机器人的科学研究中具有长期的实际意义。此外，基于超声波传感器系统软件的诸多优点，它还被广泛用于车辆前向和转向防滑激光测距的研究和开发中。
关键词：单片机；超声波；测距 ；LCD
Abstract
With the trend of social and economic development, the transportation industry has become increasingly prosperous, and the total number of cars has soared. Traffic congestion is becoming more and more serious, traffic accidents occur frequently, resulting in the inevitable personal safety, casualties and property losses, the research of this subject based on 51 microcontroller ultrasonic sensor system software design, using ultrasonic wave in the air at the rate of V, the measured object through reflection back. The ultrasonic signal receiver receives and calculates the round trip time from transmitting to receiving, and then measures the distance. The system software is composed of ultrasonic module, Bluetooth module, SCM design, LCD display control module and temperature compensation. According to the integrated solution of MCU design, the realization of the function of circuit and program module. This design makes full use of the characteristics of SCM design, can realize real-time processing, has a certain application and practical value. Because ultrasonic sensors are a non-contact and non-destructive testing technology, they will not be harmed by the light source, the color of the tested object, etc., and they are more environmentally friendly than other instruments and equipment. It can resist extreme natural environment, such as humidity and cold, smoke, high temperature, corrosive steam, low maintenance cost, no environmental pollution, strong reliability, long life and so on. Therefore, the use of ultrasonic testing is usually quick, convenient, easy to measure, and easy to complete real-time processing, and can be realized in measuring accuracy level index for industrial production of easy to use, in order to better implement handling robot automatically avoid obstacles and moving around, must be equipped with laser ranging system software, So that information about the position of the obstacle (distance and direction) can be obtained immediately. In this way, ultrasonic sensors have long-term practical significance in the scientific research of handling robots. In addition, based on many advantages of ultrasonic sensor system software, it is also widely used in the research and development of vehicle forward and steering anti-skid laser ranging.
Key words：Single Chip ；Microcomputer Ultrasonic；Ranging；LCD
目录
摘 要
Abstract
1 绪言
2 超声波测距系统的原理和设计方案
3 系统硬件设计
4 系统程序设计
5 仿真调试
6 实物调试
总结
参考文献
致 谢
1 绪言
1.1 选题背景与研究意义
随着社会经济发展的趋势，运输业日益繁荣，汽车车辆总数猛增。在促进社会进步的同时也给我们的生活带来很多的问题，比如目前存在的交通事故发生的频率越来越高造成了很多的财产损失，对我们的人身安全造成很大的隐患。为了解决这种情况设计一种，灵敏度高的，稳定性高，经济发展的车辆激光测距报警器。超声波传感器方法是最常用的距离测量方法。它用于停车，低速档时上下左右防撞，上下防滑的短距离行驶，并且在车辆转向激光测距报警设备中，超声波是其中之一。这种独特的声波频率还具有声波频率传输，一对一映射，反射，干涉，衍射等的基本物理特性[1]。
近年来，随着电子设备精确测量技术的发展趋势，使用超声波进行距离的测量是具有很多优点的，超声波在空气中传播过程之中，经过材料表面时可以进行反射和折射，并且衰减系数是由进入材料后被材料吸收而会被大量的衰减。正是由于这种特性，超声波可以用于间距的精确测量。随着高科技水平的不断提高，超声传感器技术已广泛应用于每个人的日常生活和生活中。普通的超声波激光测距仪可用于固定液位计或液位计的精确测量，并且适合于液位计与建筑物内部的高宽比的精确测量。该设计方案选择40kHz超声波发送控制模块[2]。
所以通过使用单片机设计基于51单片机的超声波传感器，利用超声波以v的速率在空气中传播，被测物通过反射返回。超声信号接收器接收并计算其自发射发送到接受往返时间，然后测得距离。可以防止车辆撞车，帮助停车的现实意义[3]。
1.2 国内外研究现状
我国研究现状
在目前，我国的大部分的车辆很多也没有安装测距的功能，存在的也只有通过雷达进行测距，但是该方法成本较高，使得目前没有得到普遍使用，而针对大部分由于撞车基本只是判断后车的原因。
由于超声波传感器是一种非接触式且非破坏性的测试技术，不会受到光源，被测目标的颜色等的伤害，并且比其他仪器和设备更环保。更能抵抗极端自然环境，例如潮湿和寒冷，烟雾，高温，腐蚀蒸汽，维护成本低，无环境污染，可靠性强，寿命长等特点。因此，在我国主要杯用在可以广泛用于纸制品厂，煤炭工业，发电厂，工业，水处理站，污水处理站，农牧业自来水，环境监测，食品（酿酒厂，饮料工业，添加剂，植物油）中，乳制品，防洪，水文和水利，灌溉渠，室内空间的精确定位以及道路高度限制[4]。
国外研究现状
国外主要是通过使用超声波主要是用 在不同的自然环境中进行音高精度的在线校准，并且可以立即与水，酒，糖，饮料等的液位计一起使用，并且可以进行误差设置直接指示各种水准的液位。液位水箱仪表与物料水位的高宽比。因此，超声是独特的自然环境中常见的激光测距应用。超声波测试的使用通常是快速，方便，易于测量，易于完成的实时处理，并且可以在测量精度水平上实现用于工业生产的易于使用的指标值[5]。
而对于国外目前的以便更好地实现搬运机器人自动避开障碍物并四处走动，必须配备激光测距系统软件，以便可以立即获取障碍物的位置信息（距离和方向）。这样，超声波传感器在搬运机器人的科学研究中具有长期的实际意义。此外，基于超声波传感器系统软件的诸多优点，它还被广泛用于车辆前向和转向防滑激光测距的研究和开发中。
1.3 研究的主要内容与章节结构
基于51单片机的超声波传感器系统软件的设计方案，利用超声波以v的速率在空气中传播，被测物通过反射返回。超声信号接收器接收并计算其自发射发送到接受往返时间，然后测得距离。系统软件由超声波模块，单片机设计，LCD显示控制模块和温度补偿组成。根据单片机设计的综合解决，电路和程序模块的功能的实现[6]。
第一章为绪论，主要介绍目前基于单片机的超声波测距的研究背景和目的，以及目前国内外发展现状。
第二章主要介绍此次设计的主要设计框架和进行设计方案的分析选择。
第三章主要介绍此次设计的硬件的的设计以及选择。
第四章主要介绍程序的编写，主要是利用流程图对设计的过程进行梳理。
第五章主要介绍的是最后在前面章节的选择之后所做出的实物的调试和结果的测试。