超声波测距课程设计

void LCMInit(void);
void DisplayOneChar(unsigned char X, unsigned char Y, unsigned char DData);
void DisplayListChar(unsigned char X, unsigned char Y, unsigned char code *DData);
6.参考文献
[1]杨天怡主编，微型计算机控制技术，重庆：重庆大学出版社；
[2]涂时亮编，单片微机控制技术，上海：复旦大学出版社；
[3]黄胜军编，微机控制应用实验与实例，北京：清华大学出版社；
[4]陈理壁．步进电机及其应用[M]，上海:上海科学技术出版社；
[5]刘国荣．单片微型计算机技术，北京:机械工业出版社；
方案二：ISD1760，功能较为强大，能建议的进行录音和放音，能持续一段时间的录放音，但时间不长。操作复杂性不高，价格适中。
方案三：采用无源蜂鸣器进行报警，利用单片机发出频率可变的方波，可以驱动蜂鸣器发出频率不同的声音，达到报警的目的，并且声音频率还可以和测量距离相结合，蜂鸣器价格较为便宜，安装也较为方便。
确定方案：从实际需求的角度出发，摒弃一味追求难度的不良思维，鉴于本设计对放音时长的需求不大，故确定选择无源蜂鸣器进行报警，结合LED进行光信号报警，单片机发出占空比不同的PWM波，可以驱动LED发出不同的亮度，结合测量距离，反馈出不同的光信号报警效果。
2.4
方案一：光栅传感器模块：接触型测量，距离近，精度非常高，能进行较为微小的距离测量主要用于高精度切割等；
4.2 程序流程图
5.设计总结
本设计基于51单片机和超声波测距模块，将测量的距离通过LCD1602进行显示，并设置了门限值5CM，当测量距离大于5厘米时，液晶正常显示，当距离小于5厘米时，液晶显示报警信号，与此同时，蜂鸣器和LED进行声光报警，距离越近，蜂鸣器报警频率就会越高，LED也会越亮，当测量距离大于5里米时才会退出报警模式。本设计综合了测量显示和报警模块，形成了一个完整的测量系统，并巧妙运用了无源蜂鸣器和LED的特点，使用单片机发出不同频率和占空比的脉冲，充分利用了51单片机的内部资源，科学地形成了一个整体，具有较强的可行性和实用性。
因此，只要单片机产生不同频率的方波来驱动无源蜂鸣器，就能实现不同频率的发声效果，而如果单片机产生不同占空比的PWM波驱动LED，LED就会发出不同强度的光，结合超声波测量的距离，距离越近时蜂鸣器发生频率越高，LED也越亮，实现不同的声光报警效果。蜂鸣器驱动电路如图5，LED驱动电路如图6。
图5
图6
3.
综合考虑，51单片机虽然计算能力较弱，但是已经完全能够满足温度测量显示的要求，ARM系列单片机价格较贵，FPGA系列芯片价格也比较昂贵，并且不能进行浮点预算，综合考虑决定选择方案一。
2.6
超声波测距系统设计系统框图如图1所示：
图1
3.各模块电路设计
3.1
HC-SR04超声波测距模块可提供2cm-4cm的非接触式距离感测功能，测距精度可高达3mm；模块包括超声波发射器，接收器与控制电路。气接线简单，只需要和单片机连接发射和接收管脚就能进行使用，模块电路如图2.
1
超声波测距主要应用于倒车提醒、建筑工地、工业现场等的距离测量，虽然目前的测距量程上能达到百米，但测量的精度往往只能达到厘米数量级。超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的,测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。由此可见，超声波测距原理与雷达原理是一样的。测距的公式表示为：L=C×T。
[6]王福瑞编，单片微机测控系统设计大全，北京:北京航空航天大学出版社；
[7]潘新民编，单片微型计算机实用系统设计，北京:人民邮电出版社；
[8]李伯成编，IBM - PC微机应用系统设计，西安：西安电子科技大学；
[9]微机控制技术及其应用方面的教材、期刊、杂志。
附录一：系统总图
附录二：相关程序
/*============================================
unsigned char ReadDataLCM(void);
unsigned char ReadStatusLCM(void);
unsigned char code mcustudio[] ={""};
unsigned char code email[] = {"fhwxaoo@ "};
方案三：FPGA系列芯片，FPGA采用了逻辑单元阵列LCA（Logic Cell Array）这样一个 新概念，内部包括可配置逻辑模块CLB（Configurable Logic Block）、输出输入模块IOB （Input Output Block）和内部连线（Interconnect）三个部分。用户可对FPGA内部的逻辑模块和I/O模块重新配置，以实现用户的逻辑
Keil公司是一家业界领先的微控制器（MCU）软件开发工具的独立供应商。Keil公司由两家私人公司联合运营，分别是德国慕尼黑的Keil Elektronik GmbH和美国德克萨斯的Keil Software Inc。Keil公司制造和销售种类广泛的开发工具，包括ANSI C编译器、宏汇编程序、调试器、连接器、库管理器、固件和实时操作系统核心（real-time kernel）。有超过10万名微控制器开发人员在使用这种得到业界认可的解决方案。其Keil C51编译器自1988年引入市场以来成为事实上的行业标准，并支持超过500种8051变种。
本文基于51单片机和HC-SR04超声波传感器设计出了一套测量和现实距离系统，运用超声波测距系统原理，将采集到的距离信息通过1602液晶显示，并设置有声光报警功能，当测量距离小于设定的门限值时，单片机会驱动无源蜂鸣器和LED进行报警，单片机会根据距离改变驱动方式，距离越近，蜂鸣器发声频率会越高，LED也会越亮。
#define LCM_RS P3_3
#define LCM_E P3_5
#define LCM_Data P1
#define Key_Data P2_0 //定义Keyboard引脚
#define Key_CLK P3_2
#define Busy 0x80 //用于检测LCM状态字中的Busy标识
本设计采用的是LCD1602液晶显示，该模块接线方便，可以直接连接单片机进行驱动，模块电路如图7。
图7
4.系统软件设计
4.1
Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、链接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（μVision）将这些部分组合在一起。运行Keil软件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。
确定方案：从价格和实际的实用性方面和应用领域等各个方面综合考虑，决定选择超声波传感器模块。
2.5
方案一：STC89C52系列单片机，此系列单片机比较常用、价格便宜、操作简单、独立的I/O口数量较多，方便购买。但计算能力一般。
方案二：ARM系列单片机，ARM（Advanced RISC Machines）是微处理器行业的一家知名企业，设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC处理器、相关技术及软 件。ARM架构是面向低预算市场设计的第一款RISC微处理器，基本是32位单片机的行业标准，它提供一系列内核、体系扩展、微处理器和系统芯片方案，四 个功能模块可供生产厂商根据不同用户的要求来配置生产。
2
2.1
方案一：采用两节五号的干电池作为主控芯片的供电电源。此方案简单易行，但是此系统是处于长期工作状态对电量的消耗比较大。
方案二：采用汽车自带的汽车电瓶12V电源降压后供电。此方案较好的利用汽车自身能源，避免单独电源给防撞系统供电，可使系统长期安全不掉电工作。
方案三：采用集成稳压芯片7805，输出稳定的5V对整个系统供电。
unsigned char code Cls[] = {" "};
unsigned char code ASCII[15] = {'0','1','2','3','4','5','6','7','8','9','.','-','M'};
void Delay5Ms(void);
void Delay400Ms(void);
void Decode(unsigned char ScanCode);
void WriteDataLCM(unsigned char WDLCM);
void WriteCommandLCM(unsigned char WCLCM,BuysC);
确定方案：综合考虑成本和系统的稳定性，决定选择方案三的供电方法。
2.2
方案一: LCD1602液晶也叫LCD1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形。1602LCD是指显示的内容为16X2,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）。
方案二:LCD12864液晶，能显示汉字，字符，数字等，但是体积较为庞大，所占空间较大。
方案三:诺基亚5110液晶,该模块具有以下特点：
84x48的点阵LCD，可以显示4行汉字，采用串行接口与主处理器进行通信，接口信号线数量大幅度减少，包括电源和地在内的信号线仅有9条。支持多种串行通信协议（如AVR单片机的ＳＰI、MCU51的串口模式０等），传输速率高达4Mbps，可全速写入显示数据，无等待时间。