1 绪论

随着现代技术的发展，测量技术也得到了质的提升，其中以运用超声波来测 量的技术发展迅速，并且得到了广泛的应用，它不仅测量的精度非常高，同时性 价比很好，相当的稳定，受到了人们的喜爱。相与其他其它仪器相比，超声波具 有明显的优点：更环保，不受温度，粉尘的影响。因此超声波在距离速度的测量， 焊接，清洗以及医学，工农业，军事方面都有很广泛的应用。超声波顾名思义就 是声波的频率在 20KHz 以上的波，是机械波中的一种。超声波和其它的机械波一 样可以在介质的分界面处发生一般的反射和折射的现象，随着传播的延续，它会 被逐渐的吸收从而发生衰减，基于以上在检测方面的显著优势，超声波得以广泛 的应用，随着时代的进步，科技水平也得到了很大的发展，一般的超声波都被应 用在测量固定的物体距离和液体的深度方面，比如管道，建筑物的内部物体，和 海洋中的深度问题。在工业上也应用到了超声波的诸多特点，主要是其快速，方 便，易于控制等特点，这些特点都达到了工业设计和应用中的要求。在设计机器 人移动时，正是因为将超声波技术应用到机器人中，才能使机器人可以自动的绕 开障碍物进行行走。不仅如此，在汽车行业，应用超声波的优势更加的明显，它 能很好的提醒驾驶人员避开障碍物和发生追尾[2]，从而大大降低了事故的发生， 为人们的生命财产安全做出了较大的贡献。

2 总体设计方案及论证

本次设计为提高设计效率，故采用模块化设计思想。如果按照模块化来划分， 可将系统分成不同的功能模块。在本系统的设计中，单片机的设计是本设计的核 心部件，通过单片机控制其它模块硬件和软件部分的正常工作，单片机系统的大 小，还直接影响到本系统结构的大小[3]。而软件则是对于单片机运行过程中所需 要用到的所有程序的总称。单片机作这个引用系统的中心原件，此次系统中采用 STC89C52 单片机原件,用户先自行设定蜂鸣器报警的最低值，单片机就会将超声 波测距模块测得的距离和用户自己的设定值相比较，如果低于设定值，单片机就 会发出信号，蜂鸣器就会报警，当实测距离越来越小时，蜂鸣器报警的频率就会 越来越快。系统图如下图 2-1 所示。

图 2-1 系统方框图

3 硬件实现及单元电路设计

3。1 主控制模块

根据单片机所设计的系统图[4]如图 3-1 所示。

图 3-1 系统图

各个模块硬件电路图如下图 3-2 所示。包括蜂鸣器、STC89C52、按键等不同 硬件电路。另外为便于使用者观察和调试使用，特添加电源指示灯 D1。系统输 入按键则包括一个设置键和两个调节键，按下设置键进入报警距离设置页面，其 余两个分别是加键和减键，通过加减来增大或减小报警距离的设定。论文网

图 3-2 总设计电路图

3。2 电源设计

为实现电路运行的安全、可靠、稳定，以及电路的供电接口的通用性，特选 用干电池或 USB 两种充电方式来提供选择。

3。3 超声波测试模块

根据系统需求，选用常用的ＨＣ－ＳＲ０４超声模块[2]，此模块在单片机预 先编程好的程序下，通过激发和接收超声波，并进行分析，可实现较大范围内的 距离测定工作，由于超声波传播的特性，距离测定工作也是非接触式的，不需要 额外添加辅助模块。理论上可以达到的测量精度为 3mm。ＨＣ－ＳＲ０４超声波 模块由控制电路，发射和接收这三个模块组成。它的测距原理是：在 IO 口通过 TRIG 触发，发出时长至少为 10us 的高电平信号，然后超声波的发射端就会发出 八个频率为 40000hz 的方波，接收端同步接收超声信号，通过输出高电平表示超 声波发射到接收之间的持续时间。距离=(高电持续时间*340m/s)/2。实物如图 3-3 STC89C52单片机超声波测距系统设计(2):http://www.youerw.com/zidonghua/lunwen_84405.html