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1、. . . 目 录插图清单I表格清单II摘 要IIIAbstractIV第1章 绪论- 1 -1.1设计的重要意义及超声波的简单概括- 1 -1.2相关电路设计的总体介绍- 1 -1.3系统电路在汽车防撞报警上的应用- 1 -第2章 测距系统的超声波原理与方法- 2 -2.1超声波测距的原理- 2 -2.2超声波测距的方法- 2 -2.3超声波传感器- 3 -第3章 超声波测距系统硬件电路的设计- 4 -3.1发射电路的设计- 4 -3.2接收电路的设计- 5 -3.3显示电路的设计- 5 -3.4报警蜂鸣器的设计- 6 -3.5复位电路设计- 7 -3.6晶振电路的设计- 8 -第4章 系统
2、软件程序的设计- 9 -4.1主程序设计- 9 -4.2报警子程序的设计- 10 -4.3显示器子程序的设计- 10 -4.4按键子程序的设计- 10 -第5章 结论- 12 -参考文献- 13 -致- 14 -附录- 15 -附录一 系统焊接图- 15 -附录二 系统实物图- 16 -附录三 系统主程序- 17 - . . . 插图清单图2- 1 超声波测试框图- 3 -图3- 1 超声波发射电路- 4 -图3- 2 发射与接收电路- 5 -图3- 3 显示电路- 6 -图3- 4 蜂鸣器驱动电路图- 7 -图3- 5 复位电路- 8 -图3- 6 晶振电路- 8 -图4- 1 主程序流程图
3、- 9 -图4- 2 报警子程序流程图- 10 -图4- 3 显示器子程序流程图- 10 -图4- 4 按键子程序流程图- 11 -表格清单表2- 1 几种不同温度下的波速- 2 -表4- 1 测试结果- 12 -基于51单片机超声波测距仪的设计摘 要 由于我们不通过相关设备，仅仅凭着一双耳朵是无法捕捉到这种神奇的声音，因此这种频率在20KHZ以上的传奇，在历史长河中等待了很久才被我们发现并定义为超声波；从那一刻人们不断的揭开了它神秘的面纱，所以我现在了解它有很强的方向性，经过多次反射和折射的消耗后依然能量满满，传播距离自然也比较远；目前用超声波设计测距仪越来越流行，例如在防撞报警器及倒车雷达
4、上的使用。本论文主要介绍的是围绕51单片机开展电路，利用超声波原理设计相关测距仪。本设计先明确超声波的原理和测距的方法，再运用单片机设计相关硬件和软件电路，其中硬件部分由电源电路、单片机接口电路和超声波发射电路、超声波接收电路与数码管显示电路、报警蜂鸣器电路、复位电路和晶振电路组成；软件部分主要是保障系统的运行，最重要的组成部分为系统主程序、报警和显示器子程序、超声波发射和接受的中断程序等。该系统电路在设计合理的前提下，注重了性能的稳定，最后做到了检测准确快速，在生活中的应用非常广泛，本次设计主要用在汽车测距雷达和防撞报警上面，在减少交通事故发生的方面作用明显；同时，汽车防撞报警技术随着科学技
5、术的发展必定会在未来智能汽车的使用上大展拳脚，例如在自行缩短车辆间的安全行车距离、自主安全超车、无人驾驶的高速行驶等方面上的重要应用。关键词：超声波；单片机；测距；报警装置Design of ultrasonic range finder based on 51 SCMAbstract The frequency of ultrasound exceeds the human auditory range above 20khz, which have the advantages of highly directive, energy consumption is slow ,long di
6、stance transmission and follow the propagation tendency of general mechanical wave in the elasticmedium, so that the application of ultrasonic range finder become more and more widely. For example, ultrasonic frequency are applied to anti-collision alarm and reversing radar. This paper mainly introd
7、uces the development of the circuit around the 51 singlechip, and designs the relevant range finder with the principle of ultrasonic. This design first clear principle and method of ultrasonic ranging, and then use the SCM related hardware and software circuit design, the hardware part is composed o
8、f a power supply circuit, MCU interface circuit and ultrasonic transmitting circuit, receiving circuit and digital display circuit, alarm buzzer circuit, reset circuit and oscillator circuit; the software part is the guarantee the operation of the system, the most important part of the system main p
9、rogram, alarm and display subroutine, ultrasonic transmitting and receiving the interrupt program. The circuit of the system in the premise of reasonable design, pay attention to the performance, finally do the test quickly and accurately, in the life of the application is very extensive, this desig
10、n is mainly used in automotive radar and anti-collision alarm, in reducing the effect of traffic accidents significantly; at the same time, with the development of science and technology of anti-collision alarm technology will be used in the future intelligent vehicle to flex its muscles in their ow
11、n car, important applications such as shortening the safe driving distance between vehicles, unmanned autonomous safe overtaking, high speed and so on.Key words: ultrasonic; SCM; ranging; alarm device 第1章 绪论1.1设计的重要意义及超声波的简单概括 通过大学四年电子信息工程专业的学习，我基本掌握了有关超声波的一些物理性质，最开心的是学习了一些有关51单片机的知识。为了考验自己能否可以将学习过的
12、理论知识和实践结合到一起，我选择了设计51单片机电路利用超声波测距作为了本科毕业设计论文。此次设计我设计出来的实物基本达到了测量精准、成本低、性能稳定的要求，但需要改进的地方还有很多。 用超声来测距是不需要测试者接触被检测物，不受天气等其他不利因素的影响，特别适合一线工人不用直接待在潮湿阴暗、粉尘多、高温暴晒、散发腐蚀气体等恶劣环境中就可以开展测距工作，加上它本身能够做到无污染、使用简单方便及后期不用进行什么维护。因此在污水处理厂、矿业、电厂、明渠、空间定位等有一定危险性和会产生污染的行业中应用很广泛。1.2相关电路设计的总体介绍 现在市场上有关超声波测距电路的设计方法有很多种，例如过去大多数
13、人使用传统的模拟数字电路来构建，但是由这种传统模式构成的电路系统在使用时容易出现调试困难、可靠性差等很多的问题，而且它操作起来也不方便，伴随着超声波有关物理性质的不断发现和单片机技术的不断成熟，基于单片机的超声波测距系统逐渐取代了那种传统模式得到了更多的应用。我在本次论文中根据需要达到的目的，依次设计相关的硬件电路、安装超声波系统和编写相关的软件程序，设计好的单片机测试系统通过试验获取到超声波的传播时间再根据超声波速度来计算出距离。根据初步了解这种测量电路可靠性好、小巧玲珑、反应速度快。1.3系统电路在汽车防撞报警上的应用 当今社会汽车行业的发展日新月异，小轿车也进入了千家万户，给我们的交通出
14、行带来了更多便利的同时也带来了日益严重的交通问题，例如现在一些驾龄不长驾驶技术不过硬的驾驶员遇到有点麻烦的倒车问题时往往会不知所措，在视野昏暗或路况不明时一不小心就会给自己和社会他人带来伤害和财产损失，导致争吵与纠纷等问题，严重的还会威胁驾驶员的生命。为了行车安全，人们设计了倒车防撞报警器，驾驶员可以根据报警器的提示对视野不足和视觉死角地方上出现的障碍物做到心中有数，不需要在汽车靠边停车和倒车入库时因东西望导致手忙脚乱而引发安全问题，提高了倒车安全性。第2章 测距系统的超声波原理与方法2.1超声波测距的原理 超声波测距的原理通俗地来看完全符合雷达测距的原理，研究超声波技术必然会涉及物理学、机械
15、学、电子及材料科学。超声波有着能聚束、指向性强、反折射都迅速等特点；它的表现形式有三种：横波、纵波、表面波，其中纵波和横波的振动方向与传播方向一致，区别是纵波在固体、液体和气体中都能传播，而横波只能在固体中传播，表面波衰减速度太快无法在测试中被使用，因此最好的选择是采用纵波作为测量的载体。2.2超声波测距的方法 查阅资料我发现了超声波测量距离的方法五花八门，比较流行的有声波幅值检测法和往返时间检测法。我在论文设计中使用的是往返时间法，它的测距方式简单高效，最大的优点是设计的电路比较容易实现相关的硬件控制和软件设计。 首先系统传感器发射符合频率要求的超声波，同时相关电路立即计时,然后发射出的声波在测量介质中传播，受到被测物体的阻挡发射回来，反射回来的脉冲信号被接受电路捕捉识别后立即停止计时，此时显示屏就会显示出整个过程的测试时间t/S,这时根据超声波在测试时的速度
