论文总字数：19843字

摘 要

本设计要求测量范围在50cm~500cm，测量精度1cm，测量时与被测物体无直接接触，能够清晰稳定地显示测量结果。由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量。我的超声波测距仪设计采用HC-SR04模块实现了超声波的发射与接收。采用STC89C52单片机为该测距仪的控制核心，此设计易于调试，成本低廉，具有很强的实用价值和良好的市场前景。由STC89C52控制定时器产生一定频率脉冲，计算从发射到接收回波时间，从而得到实测距离，数据处理采用，lcd1602显示距离，WTD588D语音播报测量的距离。

关键词：超声波传感器 单片机 测距仪 语音

The audio of ultrasonic ranging principle:

Abstract

Electronic distance measurement instrument for measurement in the range of 20cm-2.5m, precision 1cm, with the measurement of the measured object without direct contact, can clearly demonstrate the stability of the measurement results. Because of the strong point of ultrasonic energy consumption, slow, medium of communication in the longer distance, which are often used for ultrasonic distance measurement. My system design using HC-SR04 to realize the ultrasonic transmitter and receiver. Using STC89C52 SCM as the control core of the range finder, this design easy debugging, low cost, has the very strong practical value and good market prospects. This article introduces the design of control based on single chip ultrasonic ranging principle: control by STC89C52 timer produces a certain frequency pulse, calculated from transmitting to receiving echo time, so as to obtain the measured distance, data processing using the temperature compensation, four digital tube display distance, voice broadcast.

Key words: ultrasonic sensor；single chip microcomputer；range finder；

audio

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题设计背景及意义 1

1.2 国内外研究动态 1

1.3 本课题研究的主要内容 2

第二章 总体方案 3

2.1 方案选择 3

2.2 超声波测距仪的设计思路 3

2.3 使用元件选择 4

第三章 系统的硬件结构设计 7

3.1 STC89C52单片机的功能及特点 7

3.2红外超声测距模块设计 10

3.3.语音播报模块 11

3.4显示模块 14

3.5电路总图 16

第四章 系统的软件设计 17

4.1 主程序流程图 17

4.2 数据计算 18

第五章硬件电路结果测试及误差分析 20

第六章总结 24

致 谢 25

参考文献 26

附录1原理图 27

附录2主要源程序 28

附录3接收数据子程序. 36

第一章 绪论

1.1 课题设计目的及意义

1.1.1设计的背景

纵波在通常情况下是声波在空气中传播的最基本形式，而回声则是声波在传播途中被其波长超过自身的物体阻碍所形成的。如果我们认定声波在空气中的传播速度是一个定值，那么声源目标地和发射地这段传播的时间是能够被测量出来的，他们之间的具体距离也相应的可以得到。

在这样的前提下，超声波测量就有其可行性。通常使用的超声波测量则是利用单片机发出40KHz 的脉冲信号，同时需要至少12个不间断的脉冲同步发射，在发射的瞬间打开秒表计时器，持续一段时间后再把回波信号开启进行检测，最大程度上减少余波带来的影响。当回波信号被反射回来后，立刻停止计数器，记录此时所显示的数据，并对这个数据进行处理得到距离的测距值。我们认定在没有特殊原因干扰的时，超声波的传输速度大致为335.5m/s。同时，我们把声波从发射到接收这一段时间记做t，通过d=33550(cm/s)*t(s)来计算距离d，，超声波发射和接收的距离我们记做d/2,原因是实际上经过的距离是发射地到返回地两者之间的长度。

1.1.2设计的意义

超声波在实际的生活中因其具有消耗极少的能量，稳定的传播速度，超长的传输距离，被广泛的应用于实际。由于工业实际中，对于精度和强度的要求很高，超声波测距可以很好的利用。特别在倒车雷达、建筑施工工地和一些工业现场中被广泛的使用，而在液位测量、精深测量等这些需要具体的应用中，超声波也发挥着自己天然的优势。但是现在国内所使用的超声波的集成探测器，在价格性能和使用起来的灵活度方面有着许多劣势。而把单片机技术与超声波测距相结合，解决其实际生产生活中所出现的问题就显得尤为重要。基于以上几点，利用此系统来模拟实际的情况，简单且意义深远。

1.2 国内外研究动态

对于超声波的研究从50年代初我国就已经展开，而且硕果累累，随着各项技术发展迅猛，包括红外线，单片机，电子芯片等，这些技术的快速发展对于超

声波测距的应用受益匪浅，使得超声波测距仪的研究变得越来越专业和智能化。包括如zilog公司售卖的智能物位测量仪，利用以单片机为主要原件，对于声物位测量仪的普及起到了重要的推进作用。

为此，我通过对一些超声波方面的相关研究论文的研读，从中有所发现。最让我感兴趣的，是在2011年大连理工大学的邹铁同学所研究和设计的一种近距离高精度超声波测距系统。根据他所作的系统与本课题进行比较,提出了3种不同的设计方案,并对影响最终测量的准确度和精确性的原因进行最大程度的消除与分析。在硬件方面以TDC-GP2为主体，利用标杆测量法进行研究;在软件方面把模块化程序的理念应用于软件设计当中,画出了具体的流程图并附带了主要的程序。最后,进行了测试试验。通过大量的实验表明,当系统运行达到稳定值后,与期望中在10cm之内的误差数基本吻合。

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