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摘 要

在人们的日常生活中，测距仪已经成为不可或缺的测量用具。怎样设计和生产更加方便、节能、安全的测距仪是人们一直追求的目标。本设计采用单片机作为本次测距仪的主控制器，超声波传感器来测量距离信息,使用独立式按键对测量的距离进行调节，数码管显示当前的距离和报警信息。硬件电路包括：单片机最小系统、测距传感器模块、数码管显示模块、独立式按键模块、声光报警和语音播报模块。在硬件电路搭建的基础上进行了软件设计与调试，最终实现系统的测距功能。

关键词：测距仪；超声波；单片机；数码管 。

Abstract: In people"s daily life, rangefinder has become an indispensable measuring appliance. How to design and produce more convenient, energy-saving and safe rangefinder is the goal that people always pursue. In this design, the single chip microcomputer is used as the main controller of the rangefinder. The system uses ultrasonic wave sensor to measure distance information. And the distance measured is adjusted by the independent keystrokes, and the current distance and alarm information are displayed by the digital tube. Hardware circuits includes single chip microcomputer minimum system, ranging sensor module, digital tube display module, independent keystroke module, sound-light alarm and voice broadcast module. On the basis of the hardware circuit construction, the software design and debugging are carried out, and the ranging function of the system is finally realized.

Keywords: Distance finder; ultrasonic wave; single chip microcomputer; digital tube.

目 录

1 引言 4

1.1 测距仪的研究现状 4

1.2 本文的主要内容 4

2 系统设计方案 5

2.1 总体方案设计 5

2.2 方案选择 5

3 系统硬件电路 6

3.1 单片机最小系统 6

3.2 超声波传感器模块 7

3.3 数码管显示模块 8

3.4 按键模块 9

3.5 声光报警模块 10

3.6 语音播报模块 10

3.7 电源电路 11

4 系统软件 12

4.1 主程序的设计 12

4.2 超声波测距的算法 13

4.3 数码管显示子程序 13

4.4 语音播报子程序 14

4.5 键盘扫描子程序 14

5 实物的制作与实现 15

结论 17

参考文献 18

致谢 19

附录A 电路原理图 20

附录B 单片机程序 21

1 引言

1.1 测距仪的研究现状

在全世界范围内，测距仪控制系统的发展也在不断的提升，主要体现在单个控制系统的价格在不断的降低；测距仪控制系统结构也朝着模块化可编程控制发展，其中以单片机和PLC对测距仪控制系统的发展提供了强有力的技术支持；智能传感器在控制系统的配套设计中提供了较强的信息应用；测距仪控制系统在生产的过程中，应用虚拟和现实的功能，从发展到预演及实现对现实实物的控制。西门子智能电子测距仪，采用德国新电脑控制技术。

国内方面研究测距仪控制系统的发展相对缓慢，但是也基本能够利用操控简单，进行自动化控制。中国现在的科技研究成果走在国外的后边，但中国的科学家也在不断努力着比如惠丰就走在了同行列的前面，惠丰新推出了能记忆和计算的测距仪。单片机控制系统的设计为模块化设计，具有很好的扩展性能，可以根据系统的不同需求和功能的增加进行扩展。当现场工艺发生改变时，可以很方便的采用编程软件对程序进行修改，调试方便，开发周期比较短。单片机在工作现场的应用中，对现场的干扰因素有很好的抵抗作用，稳定性好，可靠性比较高。所以单片机很适用于工业现场的各个应用场合。

料位计对生产过程自动化中的参数控制有着极为重要的影响。随着自动化技术的飞速进度，高性能的仪器应用也越来越广泛。各行业对料位计的要求精度也比较高。传统的距离的检测一般以操作员为主，人工轮换或者迂回检查和控制。这种的传统的料位检测模式下，缺乏对料位控制的精确性和稳定性，许多大事故都是由于人工的疏忽造成的。另外，人工监控缺乏有效的标准，每个人对精度的要求都不一样。随着单片机技术的发展，单片机在智能仪表的应用越来越多，让智能仪器也越来越精确和性能稳定。其中MCS51系列单片机是最早进入我国的控制芯片，发展到今天，技术也越来越成熟，价格低廉，用在压力检测和控制控制方面的案例也比较多。片内资源也能够满足对测距仪控制的需求。虽然测距方法很多，然而有些电路复杂，设计困难，想真正达到测量效果并不简单。但超声测距仪电路的设计，成本低，使用的组件容易获得，电路实现简单。随着时代的进步，人们对于距离的测量方法越来越多。相对于更高端的距离测量，超声波测距成本更低、贴近生活。

1.2 本文的主要内容

性能可靠，经济耐用是测距仪的一项主要的实用特性。设计以单片机为核心，采用超声波传感器模块采集距离信息，有独立键盘对测距仪进行设置，最后由单片机控制数码管显示当前距离信息。

2 系统设计方案

2.1 总体方案设计

此系统通过超声波传感器检测距离信息，将转换后的数值送入到单片机进行各种运算并输出控制信号给外部电路。控制框图如图2.1所示。

图2.1 测距仪总体控制框图

本次测距仪硬件设计主要由超声波测距电路、单片机最小系统、数码管显示、按键和声光语音播报等5个主要控制电路模块组成。其中本次控制系统的核心部分是单片机最小系统模块，主要采用了STC89C52单片机，实现采集距离的值以供运算处理使用，距离的当前值呈现在显示屏上面^[1]。

2.2 方案选择

2.2.1 单片机的选择：

方案一：采用美国ATMEL公司早期生产的AT89C52单片机，它可以用最少的元器件构成最小系统，以此使单片机在没有其他元件的情况下能够正常工作。并且具有体积小，稳定性好等特性。可以用常用的5V电压对其直接供电，下载程序速度快。

方案二：采用宏晶公司生产的STC89C52单片机，该款单片机具有和AT89C52一样的指令系统，并且拥有串口下载程序，需要的软件可以随时到厂家的官网上面下载。这款单片机运算速度交AT89C52快大约30倍，并且对运行的环境要求不是很高，当电压低于4.5V时仍然能够正常运行。

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