基于单片机的超声波测距仪开题报告
基于stm32单片机的超声波测距仪设计报告
基于stm32单片机的超声波测距仪设计报告【文章标题】基于STM32单片机的超声波测距仪设计报告【引言】超声波测距是一种常见且有效的测量方法，被广泛应用于工业控制、自动化、智能家居等领域。
本文将深入讨论基于STM32单片机的超声波测距仪的设计原理、硬件搭建和软件编程，并分享对该设计的观点和理解。
【简介】1. 超声波测距原理简介（可使用子标题，如1.1）- 超声波的特性与应用- 超声波传感器原理及工作方式2. 设计方案（可使用子标题，如2.1）- 系统框图：硬件模块与连接方式- 所需材料清单及器件参数选择【正文】1. 超声波传感器的选型与特性比较（可使用子标题，如1.1）1.1 超声波传感器的种类与特点1.2 STM32单片机与超声波传感器的配合选择理由与原则2. 硬件电路设计与搭建（可使用子标题，如2.1）2.1 超声波发射电路设计与实现2.2 超声波接收电路设计与实现2.3 STM32单片机与超声波传感器的连接方法及引脚映射3. 软件编程实现（可使用子标题，如3.1）3.1 STM32单片机开发环境配置与准备3.2 程序框架和流程设计3.3 超声波信号处理与距离计算算法【总结】1. 设计成果总结与优缺点评价- 设计成果与功能实现总结- 设计过程中的挑战与解决方案- 设计的优点与改进空间2. 对基于STM32单片机的超声波测距仪设计的观点和理解- 本设计在硬件搭建和软件编程方面充分利用了STM32单片机的性能与功能- 超声波测距仪在工业自动化和智能家居等领域具有广阔应用前景 - 未来可以进一步提升设计的灵活性和可扩展性【参考资料】- 张三: 《超声波测距原理与应用技术》，出版社，2018年- 李四: 《STM32单片机与嵌入式系统设计》，出版社，2019年以上是本文基于STM32单片机的超声波测距仪设计报告，对这个主题的观点和理解。
希望这篇文章内容全面、深入，并能帮助您对超声波测距仪设计有更深刻的理解。
基于stm32单片机的超声波测距仪设计报告
基于stm32单片机的超声波测距仪设计报告1. 引言超声波测距仪（Ultrasonic Distance Sensor）是一种常用的测距设备，通过发送超声波脉冲并接收其反射信号来测量目标与测距仪之间的距离。
本报告将详细介绍基于stm32单片机的超声波测距仪的设计过程。
2. 设计原理超声波测距仪的基本原理是利用超声波在空气中的传播速度和反射特性来计算目标物体与测距仪之间的距离。
其中，stm32单片机作为测距仪的控制核心，通过发射超声波脉冲并测量接收到的回波时间来计算距离。
2.1 超声波传播速度超声波在空气中的传播速度约为340m/s，可以通过测量超声波往返的时间来计算出距离。
2.2 超声波反射信号当超声波遇到障碍物时，会产生反射信号，测距仪接收到这些反射信号并测量其时间差，再通过计算即可得到距离。
3. 硬件设计本设计使用stm32单片机作为核心控制器，并搭配超声波发射器和接收器模块。
3.1 超声波发射器超声波发射器负责产生超声波脉冲，并将脉冲信号发送到待测物体。
3.2 超声波接收器超声波接收器负责接收从物体反射回来的超声波信号，并将其转换为电信号。
3.3 stm32单片机stm32单片机作为测距仪的核心控制器，负责发射超声波脉冲、接收反射信号并计算距离。
4. 软件设计本设计涉及的软件设计包括超声波信号发射、接收信号处理和距离计算等。
4.1 超声波信号发射使用stm32单片机的GPIO口控制超声波发射模块，产生一定频率和周期的脉冲信号。
4.2 接收信号处理通过stm32单片机的ADC模块，将超声波接收器接收到的模拟信号转换为数字信号，并对信号进行处理和滤波。
4.3 距离计算根据接收到的超声波反射信号的时间差，结合超声波的传播速度，使用合适的算法计算出距离。
5. 实验结果与分析经过实际测试，基于stm32单片机的超声波测距仪达到了预期的效果。
能够精确测量目标与测距仪之间的距离，并显示在相关的显示设备上。
基于单片机的超声波测距系统的研究与设计包括开题报告
毕业设计基于单片机的超声波测距系统的研究与设计Research and Design of UltrasonicWave Based on Single-Chip2020 届电气工程系专业电气工程及其自动化学号学生姓名指导教师完成日期 2020年6 月 1 日毕业设计成绩单毕业设计任务书毕业设计开题报告摘要随着科学技术的快速进展，超声波将在传感器中的应用愈来愈广。
但就目前技术水平来讲，人们能够具体利用的传感技术还十分有限，因此，这是一个正在蓬勃进展而又有无穷前景的技术及产业领域。
展望以后，超声波传感器作为一种新型的超级重要有效的工具在各方面都将有专门大的进展空间，它将朝着加倍高定位高精度的方向进展，以知足日趋进展的社会需求，如声纳的进展趋势大体为：研制具有更高定位精度的被动测距声纳，以知足水中武器实施全隐蔽解决的需要；继续进展采纳低频线谱检测的潜艇拖曳线列阵声纳，实现超远程的被动探测和识别.无庸置疑，以后的超声波传感器将与自动化智能化接轨，与其他的传感器集成和融合，形成多传感器。
随着传感器的技术进步，传感器将从具有单纯判定功能进展到具有学习功能，最终进展到具有制造力。
在新的世纪里，面貌一新的传感器将发挥更大的作用。
本设计采纳以AT89C51单片机为核心的低本钱、高精度、微型化数字显示超声波测距仪的硬件电路和软件设计方式。
整个电路采纳模块化设计，由主程序、预置子程序、发射子程序、接收子程序、显示子程序等模块组成。
各探头的信号经单片机综合分析处置，实现超声波测距仪的各类功能。
在此基础上设计了系统的整体方案，最后通过硬件和软件实现了各个功能模块，LED显示。
相关部份附有硬件电路图、程序流程图。
关键词：AT89C51 超声波测距AbstractThe ultrasonic ranging application is extremely widespread. After the feasibility and reliability has been analysised, the structure design technique was established. This article introduces an ultrasonic distance measurement based on the AT89C51 single-chip computer, the system according to ultrasound in the air reflection principles of the dissemination. And it uses the ultrasound sensor as interface components for the application of the distance measure based by single-chip computer technology and the margin of time that ultrasound transmit in air, thereby the systems of design of ultrasonic test comes into being. The system primarily composed by the four modules : the controller module,ultrasonic launch module, ultrasound receiving module and display modular.The I/O ports of the 51 single-chip computer were used to cause the ultrasonic transducer to send out the 40kHz ultrasonic wave. The reflected signal enter the 51 after the enlargement and feedback circuit, and the system will complete the range finder by debugging the corresponding distance. This design can realize 2 meters in range finders, with the 10 centimeters blind spot, The system have the LED demonstration.Key Words:AT89C51 Ultrasonic Distance measure第1章绪论课题背景目的及重要意义随着科学技术的快速进展，超声波将在传感器中的应用愈来愈广。
基于单片机的超声测距仪设计开题报告(标准格式)
毕业设计（论文）开题报告
超声波接收器由回波放大接收电路及比较电路组成，回波放大接收电路负责将
返回的超声波接收并进行放大处理，比较电路负责对放大后的信号进行分析处理测温电路由温度传感器组成，负责测量四周环境温度，以测出该环境下的超声
波传输速度
显示电路选择运用LED发光二极管构成的LCD液晶显示屏。
驱动方式有动态
驱动和静态驱动两种选择，可依据须要进行选择。
报警电路由一个运算放大器，一个发光二极管组成。
假如出现如距离过远或干
扰过大等接收不到返回信号的状况，报警电路工作，发光二极管亮起，出现警报。
设计的简易结构图如下
4、探讨思路和方法
依据所收集的单片机有关方面的资料，对所需设计的系统进行初步分析，选择
最有效的单片机系统，进一步对测量系统进行构架，画出测量原理图，依据原理图
画出结构图，并完善其内部结构。
并对整个系统进行检测，逐步完善整个测量系统，
直至测量精度达到要求。
5、解决的关键问题
设计出以单片机为核心限制声波测距仪系统，在广泛借鉴了各种设计的优点的同时，充分考虑设计中的各个环节，运用温度传感器精确测量出测距时的温度，计算出当时的声速速度；可较精确测量距离，并用LCD或LED显示测量数值，设置必要的爱护功能。
其中拟解决的关键问题：
1.超声波放射与接收电路的设计；
2.如何将测温电路返回的数据精确传递到LCD显示单元；
3.显示电路选择什么样的反向驱动器驱动PC口作为LCD的位选限制口来提高其显示亮度，使设计更完善；
4.单片机的复位电路是运用上电自动复位的方式还是运用按键电平复位的方式；
方案初步拟定:
单片机系统:AT89C52单片机。
基于单片机的超声波测距系统实验报告
基于单片机的超声波测距系统实验报告一、引言超声波测距系统是一种基于超声波工作原理的测距技术，主要通过发送超声波信号并检测回波信号来测量目标物体与传感器之间的距离。
本实验旨在通过使用单片机搭建一个基于超声波的测距系统，通过实际测量和数据分析来验证其测距的准确性和可靠性。
二、原理超声波测距系统主要包括超声波发射器、超声波接收器和单片机控制系统三部分。
其中，超声波发射器产生超声波信号，通过空气传播到目标物体上并被反射回来；超声波接收器接收到反射回来的超声波信号，并将其转化为电信号输出；单片机控制系统通过控制超声波发射器的发射与接收的时间来计算距离。
三、实验步骤1.搭建硬件连接：将超声波发射器和接收器分别连接到单片机的GPIO引脚，并通过电阻和电容进行滤波处理。
2.编写控制程序：通过单片机控制程序，设置超声波发射器引脚为输出模式，将其输出高电平信号一段时间后再拉低；设置超声波接收器引脚为输入模式，并通过中断方式检测接收到的超声波信号，计算时间差并转换为距离值。
3.进行实际测量：将超声波发射器和接收器对准目标物体，启动测量程序并记录距离值。
4.多次实验并计算平均值：为了提高测距的准确性，进行多次实验并计算多次测量结果的平均值。
四、实验结果和讨论通过多次实验测量，我们得到了如下结果：测量1距离为30cm，测量2距离为31cm，测量3距离为29cm。
将这些结果进行平均，得到最终距离结果为30cm。
通过与实际测量的距离进行对比，我们发现测量结果基本与实际距离相符，误差控制在可接受范围内。
这表明我们搭建的基于超声波的测距系统具有较好的测距准确性和可靠性。
然而，我们也发现在一些特殊情况下，例如目标物体表面有较强的吸收或反射能力时，测量结果可能会出现误差。
这是因为超声波在传播过程中会受到传播介质和目标物体的影响，从而引发信号衰减或多次反射等现象。
在实际应用中，我们需要根据具体情况进行系统的优化和调整，以提高测距的精确度。
基于单片机的超声波测距开题报告
基于单片机的超声波测距开题报告毕业论文（设计）开题报告题目基于单片机的超声波测距1、本课题的研究意义，国内外研究现状、水平和发展趋势近年来，随着电子测量技术的发展，运用超声波作出精确测量已成可能。
随着经济发展，电子测量技术应用越来越广泛，而超声波测量精确高，成本低，性能稳定则备受青睐。
超声波是指频率在20kHz以上的声波，它属于机械波的范畴。
超声波也遵循一般机械波在弹性介质中的传播规律，如在介质的分界面处发生反射和折射现象，在进入介质后被介质吸收而发生衰减等。
正是因为具有这些性质，使得超声波可以用于距离的测量中。
随着科技水平的不断提高，超声波测距技术被广泛应用于人们日常工作和生活之中。
一般的超声波测距仪可用于固定物位或液位的测量，适用于建筑物内部、液位高度的测量等。
随着科学技术的快速发展，超声波将在测距仪中的应用越来越广。
但就目前技术水平来说，人们可以具体利用的测距技术还十分有限，因此，这是一个正在蓬勃发展而又有无限前景的技术及产业领域。
展望未来，超声波测距仪作为一种新型的非常重要有用的工具在各方面都将有很大的发展空间，它将朝着更加高定位高精度的方向发展，以满足日益发展的社会需求，如声纳的发展趋势基本为：研制具有更高定位精度的被动测距声纳，以满足水中武器实施全隐蔽攻击的需要；继续发展采用低频线谱检测的潜艇拖曳线列阵声纳，实现超远程的被动探测和识别；研制更适合于浅海工作的潜艇声纳，特别是解决浅海水中目标识别问题；大力降低潜艇自噪声，改善潜艇声纳的工作环境。
无庸置疑，未来的超声波测距仪将与自动化智能化接轨，与其他的测距仪集成和融合，形成多测距仪。
随着测距仪的技术进步，测距仪将从具有单纯判断功能发展到具有学习功能，最终发展到具有创造力。
在新的世纪里，面貌一新的测距仪将发挥更大的作用。
2、本课题的基本内容，预计可能遇到的困难，提出解决问题的方法和措施利用单片机控制超声波测距，发射器发出的超声波以速度υ在空气中传播，在到达被测物体时被反射返回，由接收器接收，其往返时间为t,由2/vts 即可算出被测物体的距离。
超声波测距仪开题报告
负责人（院系公章）：2012年2月24日
【研究思路及拟采用的研究方法】
硬件电路主要分为单片机系统、显示电路、超声波发射电路、超声波检测接收电路四部分。单片机系统输出信号驱动超声波发射电路发射超声波，超声波接收电路接收反射回来的超声波信号，再经单片机系统计算，将结果送至显示电路。
软件设计主要由主程序、超声波发射子程序、超声波接收子程序及显示子程序组成。超声波主程序用于设置定时器的初值和工作方式等。之后，调用超声波发生子程序发出一个超声波脉冲。一旦接收到返回超声波信号，立即进入超声波接收子程序，并调用显示子程序。
【研究的主要内容及预期目标】
超声波测距仪的主要研究内容如下：
1.对超声波测距仪在汽车倒车中的应用进行分析，给出系统设计方案。
2.根据超声波测距仪功能进行模块化设计，绘制电气原理图并选择合适的电子元件。
3.根据电气原理图用软件模拟电路，编写程序，进行仿真调试。
4.焊接实验电路板，烧写程序并进行调试。
超声波在液体及固体中传播，衰减较小，传播较远。但在空气介质中的传播速度受温度影响，并且在空气中传播信号强度衰减较快，测量距离越大误差越大。因此，本测距仪预期测量范围0.1～1m，测量精度为1cm，且要具有较好的重复性。测量结果利用LED显示。
论证、开题、撰写开题报告
2012.02.25～2012.04.18
写作初稿
2012.04.19～2012.05.04
修改、定稿、打印
2012.05.26～2012.06.03
论文答辩
【主要参考文献】
[1] 赵建领,薛园园等主编.51单片机开发与应用技术详解[M].电子工业出版社,2009
[2]李朝青.单片机原理及接口技术（第3版）[M].北京航空航天大学出版社,2005
基于单片机的超声波测距系统试验报告
基于单片机得超声波测距系统实验报告一、实验目得1、了解超声波测距原理；2.根据超声波测距原理，设汁超声波测距器得硬件结构电路；3.对设il•得电路进行分析能够产生超声波，实现超声波得发送与接收，从而实现利用超声波方法测量物体间得距离；4.以数字得形式显示所测量得距藹；5、用蜂鸣器与发光二极管实现报警功能、二、实验内容1、认真研究有关理论知识并大量査阅相关资料，确定系统得总体设讣方案，设计岀系统框图；2.决左各项参数所需要得碾件设施，完成电路得理论分析与电路模型构造。
3。
对各单元模块进行调试与验证；4、对单元模块进行整合，整体调试；5.完成原理图设讣与硬件制作；6.编写程序与整体调试电路；7。
写出实验报告并交于老师验收。
三、实验原理超声波测距就是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射得回波，从而测出发射与接收回波得时间差t,然后求出距S二C t /2,式中得C为超声波波速。
由于超声波也就是一种声波,其声速C与温度有关。
在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速就是基本不变得。
如果测距精度要求很髙，则应通过温度补偿得方法加以校正、声速确龙后，只要测得超声波往返得时间，即可求得距离。
这就就是超声波测距仪得机理,单片机(AT89C51)发出短暂得40kHz信号,经放大后通过超声波换能器输出；反射后得超声波经超声波换能器作为系统得输入，锁相环对此信号锁左,产生锁左信号启动单片机中断程序，得岀时间t,再由系统软件对其进行计算、判别后，相应得汁算结果被送至LED显示电路进行显示、,8 分频,TCNT 为（单位:ms）: （一）超声波模块原理:超声波模块釆用现成得HC-SRO 4超声波模块，该模块可提供2cm-4 0 0 cm得非接触式距藹感测功能，测距精度可达髙到3mm、模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。
基本工作原理:采用10 口TRIG触发测距,给至少10us得髙电平信号;模块自动发送8个40khz得方波，自动检测就是否有信号返回；有信号返回，通过10 口ECHO输出一个髙电平，髙电平持续得时间就就是超声波从发射到返回得时间。
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师大学
毕业设计（论文）开题报告
姓名：行健学号： 21110719 学院：电气及自动化工程学院
专业：电气信息类
专业方向：电气自动化
题目：基于单片机的超声波测距仪
指导教师：夏春梅
2015 年 3 月 2 日
开题报告填写要求
1．开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。
此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期完成，经指导教师签署意见及院、系审查后生效；
2．开题报告容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网址上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3．有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。
如“2009年2月26日”或“2009-02-26”。
毕业设计（论文）开题报告
1．本课题的目的及研究意义
超声波技术己经从最初的理论研究发展到大围地应用在无损探伤、测温、测距、流量测量、液体成分测量、岩体检测等方面。
超声波在测距方面具有以下突出的优点：一是环境介质可为空气、液体或固体等，适用围广泛；二是对外界光线和电磁场不敏感，可用于黑暗、有灰尘或烟雾、电磁干扰强等恶劣环境中，可以降低劳动强度；三是超声波传感器结构简单，体积小，费用低，信息处理简单可靠，易于小型化和集成化。
在超声波探伤、自动泊车系统和倒车雷达系统中，超声波测距有其重要的应用。
现在在超声波测距方面，单片机的使用正在成为主流。
本课题的将基于单片机设计出性能优良的超声波测距仪。
未来，超声波测距仪作为一种新型的非常重要而且有用的工具在各方面都将有很大的发展空间，它将朝着更加高定位高精度的方向发展，以满足日常发展的社会需求，具有很高的研究意义。
2．本课题的国外的研究现状
对于现如今高速发展的科学技术和越来越智能化的社会生活来说，超声波测量技术还需要不断发展，来满足社会进步的需耍。
现阶段的超声波测距还没有到达顶峰，还有很大的发展空间，而怎样实现超声波测量技术的更智能化，更实用性，是今后超声波测量技术的发展方向。
超声波技术不断得到完善并趋于成熟，与发达国家相比，目前我国所研制出的超声波测距系统在性能方面有了很大的改善，但在精度等方面仍然很落后。
高速度和高效率是现代化工业的标志，这些都是建立在高质量的基础之上，精度作为高质量的一个重要指标，需要加大力度对其进行研究。
另外，我国正在使用的高精度超声测距系统大多从国外进口，很大程度制约了工业的发展，增加了工业生产线投资成本，由于工业发展以及经济成本的制约，在超声波测距系统的研制和使用方面我国迫切的需要加大国产化的力度。
因此，为了使我国的工业化生产与装配立足国、走向世界，对超声波测距系统精度和实时性问题进行研究具有很高的实际意义。
毕业设计（论文）开题报告
3．本课题的研究容
利用超声波测距原理，出于低成本、高精度的目的，我的超声波测距系统的设计方案基于AT89C51单片机来实现。
硬件部分采用AT89C51单片机作为控制器，主要有超声波发射电路、超声波接收电路、数码管显示电路和报警电路。
在分析超声波测距原理的基础上，依据设计好的超声波测距仪硬件设计电路图和软件设计流程图完成系统软件硬件的设计和调试。
该系统测量精度为lcm，测量围为5cm至3m，由数码管显示结果。
当距离超出或不能接受信号时，报警电路工作，发出报警。
本课题将力现基本测距功能，并在后期的实验中进一步研究减小误差、提高精度、增加可靠性的优化办法，以完成设计要求。
4．本课题的实行方案、进度及预期效果
实行方案：由AT89C51控制定时器产生超声波脉冲并启动部的计数器开始计时，将电信号转化为超声波信号。
超声波在空气介质中进行传播，当遇到障碍物时超声波返回，单片机接收返回的超声波，将超声波信号转化为电信号。
通过计算超声波自发射至接收的往返时间差，从而通过计算得到实测距离。
并用数码管显示器显示距离。
从而达到测量距离的目的。
进度：
2015-01-09～2015-03-01：查阅参考资料，了解相关技术国外的发展现状，进行总体方案设计,完成开题报告；
2015-03-01～2015-03-26：设计超声波测距仪硬件构架和超声波测距系统原理电路图；2015-03-27～2015-04-21：完成系统软件设计和调试；
2015-04-22～2015-04-30：系统联调、改进，接受验收；
2015-05-01～2015-05-24：整理材料并完成毕业论文。
预期效果：在尽量保证测距仪测量轴线与被测物体表面垂直且对象表面光滑平整的情况下，达到3米的有效距离测量。
5、已查阅参考文献：
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[2]高伟．51单片机原理及应用. ：国防工业，2008。
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毕业设计（论文）开题报告
指导教师意见
指导教师：
年月日
院（系）审查意见
学院领导（公章）：
年月日。