论文总字数：24303字

摘 要

超声波测距技术因其测量的精度高、成本小、适用范围广等独特的优点在各个领域都应用的非常广泛。基于此，本次设计采用了以STC89C51单片机为核心，进行实时控制和数据计算。通过超声波检测模块来检测超声波从发射到接收的往返时间，考虑温度对超声波精度的影响，配有温度补偿模块来提高超声波检测的精度，从而算出实测距离。并且将所得的数据通过液晶显示模块显示出来，当距离小于预设值时，LED与蜂鸣器组成的报警模块通过声光报警来提醒驾驶员，从而达到汽车防撞报警的功能。本次设计仅适用于在狭小空间内的短距离汽车防撞报警。

关键词：超声波 单片机 实测距离 温度补偿

Abstract：Ultrasonic ranging technology is widely used in various fields due to its unique advantages such as high accuracy, low cost and wide range of application. Based on this, this design USES STC89C51 microcontroller as the core, real-time control and data calculation. The ultrasonic detection module is used to detect the round trip time from the transmitter to the receiver. Considering the influence of temperature on the ultrasonic accuracy, the temperature compensation module is equipped to improve the accuracy of ultrasonic detection, so as to calculate the measured distance. And the obtained data is displayed through the LCD display module. When the distance is less than the preset value, the alarm module composed of LED and buzzer reminds the driver through the sound-light alarm, so as to achieve the function of car anti-collision alarm. However, at present, the domestic codistant distance measurement generally fails to meet the requirements, far from meeting the requirements for safe vehicle distance in high-speed operation, and further research is needed. Therefore, this design is only applicable to the anti-collision alarm of short-distance vehicles in low-speed operation.

Key words: Ultrasonic Microcontrollers The measured distance Temperature compensation

目 录

1 绪论 4

1.1 本课题研究意义 4

1.2 主要内容及思路 4

1.3 设计目的 5

2 系统硬件电路设计 6

2.1 主要硬件方案选择 6

2.1.1 控制芯片的选择 6

2.1.2超声波模块的选择 6

2.2 整体方案设计 6

2.2.1 系统概述 6

2.2.2 系统框图 7

2.3 单片机最小系统电路 7

2.3.1 单片机介绍 7

2.3.2 STC89C51单片机的引脚图 7

2.3.4 各引脚功能简介如下 8

2.3.5 单片机最小系统 8

2.4 超声波检测模块 9

2.4.1 HC-SR04模块使用器件 10

2.4.2 超声波模块电路 12

2.4.3 HC-SR04模块工作原理 12

2.4.4 超声波模块电路 13

2.5 液晶显示电路 13

2.5.1 1602液晶简介 13

2.5.2 液晶引脚说明 14

2.5.3 指令介绍 15

2.5.4 液晶的操作时序图 19

2.5.5 液晶显示模块电路 19

2.6 DS18B20传感器电路 20

2.6.1 DS18B20简介 20

2.6.2 DS18B20模块电路图 21

2.7 报警模块 22

2.7.1 蜂鸣器报警电路 22

2.7.2 LED灯报警电路 22

2.8 按键模块 23

3 软件设计 24

3.1 程序语言及开发环境 24

3.2 程序流程图 24

3.2.1 总体流程图 24

3.2.2 1602液晶程序流程图设计 26

3.2.3 超声波模块HC-SR04程序流程图设计 26

3.2.4 温度传感器程序设计 27

4 系统调试 28

4.1软件调试步骤 28

4.2 电路调试步骤 28

4.3发现的问题与解决方法 28

4.4 硬件调试 29

5 总结 30

参考文献 31

致谢 32

附 录 33

附录一 元件清单 33

附录二 原理图 34

1 绪论

1.1 本课题研究意义

目前当今社会汽车已经非常普遍，汽车早已走进千万家，人们使用车的频率也越来越多。公路也会越来越拥堵，那么人们驾驶汽车会发生事故的几率也会越来越大。所以在车上安装测距防撞报警系统，也显得格外重要。当今主流的测距报警器有超声波测距报警器、红外线测距报警器、激光测距报警器。每一种测距仪都有各自的优缺点，和适用的范围，本次设计采用的是采用的是超声波报警器，它的用途还是比较多的，可以用在一些液位料位的测量、汽车的倒车雷达、盲人 、拐杖、自动机器人、工业定位等，还可以做成测速仪器。因为超声波相对于红外线能感测的范围较远，使用红外线时它的准确度不是太高，而且方向很难把握，而且红外线是一种可见光，当大范围使用时容易对人的日常出行生活产生影响；另外超声波相对于激光而言更容易获取，也就是更加的便宜，且超声波对环境的要求也比较低。因此，选用超声波来作为本次设计的检测方法非常的适合。启动时，系统会检测汽车与障碍物之间的距离并使用LCD显示屏。当距离小于某个设定值时，蜂鸣器警报被激活以警告驾驶员^[1]。

1.2 主要内容及思路

本次设计采用了超声波测距的方法来实现汽车防碰撞的功能。计算距离的本质就是用到了一个公式，距离=速度*时间。所以只要确定了时间和速度， 就可以算出距离了。 关于时间的确定，首先给超声波发出一个启动信号，然后启动单片机的定时器，计算超 声波从发出到回来的时间，因为这个时间是测来回了，所以这里取一半，就可以确定时 间因素 t 了。 关于速度的确定，由于超声波的传输速度受温度影响，因此要先测量空气中的温度 T， 然后根据公式，就可以确定速度 v 的具体数值了。考虑到超声波是属于声波的一种，因此传输速度也会受温度的影响，所以本设计还加入了温度补偿模块，通过测量空气环境的温度值，对超声波的传输速度进行实时计算^[2]。

本次设计选用超声波模块是HC-SR04。根据此超声波模块的原理来进行硬件电路的设计，最终使得此模块可以产生超声波并且能够接受和发送。再根据超声波的原理来计算被测物体与发射源之间的距离。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：24303字