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基于超声波测距的倒车报警系统。

计划通过超声波传感器测距，温度传感器校正误差，lcd1602显示结果，距离小于某一值时将蜂鸣报警。

总体设计思路

HC-SR04超声波传感器模块为核心装置，发射、接受超声波，产生使单片机开始计数和停止计数的信号，从而计算超声波往返的时间。

利用温度传感器DS18B20测量温度并修正当前的声速。

LCD1602液晶模块为显示装置，单片机计算完成后输送信息到LCD1602，显示测量距离和当前环境的温度。

当单片机判断距离小于某值时控制蜂鸣器电路产生报警信号。

超声波测距的原理介绍

超声波测距的原理采用回波探测法。

超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在介质中传播，

途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。

超声波在空气中0℃时的传播速度为C0=332m/s，又已知超声波速度C0与温度T(℃)的关系为

C=C0+0.607×T

计算发射点距障碍物的距离的公式为

S=C*TIME/2。

超声波传感器(HC-SR04)介绍

该超声波收发模块可产生40kHz的方波，经放大电路驱动后超声波发射探头发射超声波，

发射出去的超声波经障碍物反射后由超声波接收探头接收。

当没有发送超声波时ECHO引脚输出低电平。从开始发送超声波到街道回波这一段时间内ECHO引脚均为高电平，

可以此控制计数器的启动与停止。在ECHO引脚上产生方波脉冲的脉冲宽度与被测距离成线性关系。

使用HC-SR04超声波收发模块进行距离测量测量时，单片机只需要输出触发信号，并监视回响引脚，

通过定时器计算回响信号宽度，并换算成距离即可。此超声波模块所需单片机的引脚少，便于控制。

报警距离调整功能设计

P3.2和P3.3引脚检测到低电平时产生外部中断0,1,

由软件代码调整内部alarm_distance变量，

P3.2脚按键按下每次增加5cm

P3.3脚按键按下每次减少5cm

程序设计

主程序

温度数据处理子函数

距离计算子函数

LCD驱动程序

#include"lcd.h"/******************************************************************************** 函 数 名 : Lcd1602_Delay1ms* 函数功能 : 延时函数，延时1ms* 输 入 : c* 输 出 : 无* 说 名 : 该函数是在12MHZ晶振下，12分频单片机的延时*******************************************************************************/void Lcd1602_Delay1ms(uint c) //误差 0us{uchar a,b;for (; c>0; c--){for (b=199;b>0;b--){for(a=1;a>0;a--);}}}/******************************************************************************** 函 数 名 : LcdWriteCom* 函数功能 : 向LCD写入一个字节的命令* 输 入 : com* 输 出 : 无*******************************************************************************/#ifndef LCD1602_4PINS //当没有定义这个LCD1602_4PINS时void LcdWriteCom(uchar com) //写入命令{LCD1602_E = 0;//使能LCD1602_RS = 0; //选择发送命令LCD1602_RW = 0; //选择写入LCD1602_DATAPINS = com;//放入命令Lcd1602_Delay1ms(1);//等待数据稳定LCD1602_E = 1;//写入时序Lcd1602_Delay1ms(5); //保持时间LCD1602_E = 0;}#else void LcdWriteCom(uchar com) //写入命令{LCD1602_E = 0; //使能清零LCD1602_RS = 0; //选择写入命令LCD1602_RW = 0; //选择写入LCD1602_DATAPINS = com;//由于4位的接线是接到P0口的高四位，所以传送高四位不用改Lcd1602_Delay1ms(1);LCD1602_E = 1; //写入时序Lcd1602_Delay1ms(5);LCD1602_E = 0;//Lcd1602_Delay1ms(1);LCD1602_DATAPINS = com << 4; //发送低四位Lcd1602_Delay1ms(1);LCD1602_E = 1; //写入时序Lcd1602_Delay1ms(5);LCD1602_E = 0;}#endif/******************************************************************************** 函 数 名 : LcdWriteData* 函数功能 : 向LCD写入一个字节的数据* 输 入 : dat* 输 出 : 无*******************************************************************************/ #ifndef LCD1602_4PINS void LcdWriteData(uchar dat)//写入数据{LCD1602_E = 0;//使能清零LCD1602_RS = 1;//选择输入数据LCD1602_RW = 0;//选择写入LCD1602_DATAPINS = dat; //写入数据Lcd1602_Delay1ms(1);LCD1602_E = 1; //写入时序Lcd1602_Delay1ms(5); //保持时间LCD1602_E = 0;}#elsevoid LcdWriteData(uchar dat)//写入数据{LCD1602_E = 0; //使能清零LCD1602_RS = 1; //选择写入数据LCD1602_RW = 0; //选择写入LCD1602_DATAPINS = dat;//由于4位的接线是接到P0口的高四位，所以传送高四位不用改Lcd1602_Delay1ms(1);LCD1602_E = 1; //写入时序Lcd1602_Delay1ms(5);LCD1602_E = 0;LCD1602_DATAPINS = dat << 4; //写入低四位Lcd1602_Delay1ms(1);LCD1602_E = 1; //写入时序Lcd1602_Delay1ms(5);LCD1602_E = 0;}#endif/******************************************************************************** 函 数 名 : LcdInit()* 函数功能 : 初始化LCD屏* 输 入 : 无* 输 出 : 无*******************************************************************************/ #ifndefLCD1602_4PINSvoid LcdInit() //LCD初始化子程序{LcdWriteCom(0x38); //开显示LcdWriteCom(0x0c); //开显示不显示光标LcdWriteCom(0x06); //写一个指针加1LcdWriteCom(0x01); //清屏LcdWriteCom(0x80); //设置数据指针起点}#elsevoid LcdInit() //LCD初始化子程序{LcdWriteCom(0x32); //将8位总线转为4位总线LcdWriteCom(0x28); //在四位线下的初始化LcdWriteCom(0x0c); //开显示不显示光标LcdWriteCom(0x06); //写一个指针加1LcdWriteCom(0x01); //清屏LcdWriteCom(0x80); //设置数据指针起点}#endif

DS18B20温度传感器驱动程序

#include"temp.h"/******************************************************************************** 函数名 : Delay1ms* 函数功能 : 延时函数* 输入 : 无* 输出: 无*******************************************************************************/void Delay1ms(unsigned int y){unsigned int x;for(y;y>0;y--)for(x=110;x>0;x--);}/******************************************************************************** 函数名 : Ds18b20Init* 函数功能 : 初始化* 输入 : 无* 输出: 初始化成功返回1，失败返回0*******************************************************************************/unsigned char Ds18b20Init(){unsigned int i;DSPORT=0; //将总线拉低480us~960usi=70;while(i--);//延时642usDSPORT=1;//然后拉高总线，如果DS18B20做出反应会将在15us~60us后总线拉低i=0;while(DSPORT)//等待DS18B20拉低总线{i++;if(i>5000)//等待>5MSreturn 0;//初始化失败}return 1;//初始化成功}/******************************************************************************** 函数名 : Ds18b20WriteByte* 函数功能 : 向18B20写入一个字节* 输入 : com* 输出: 无*******************************************************************************/void Ds18b20WriteByte(unsigned char dat){unsigned int i,j;for(j=0;j<8;j++){DSPORT=0;//每写入一位数据之前先把总线拉低1usi++;DSPORT=dat&0x01; //然后写入一个数据，从最低位开始i=6;while(i--); //延时68us，持续时间最少60usDSPORT=1;//然后释放总线，至少1us给总线恢复时间才能接着写入第二个数值dat>>=1;}}/******************************************************************************** 函数名 : Ds18b20ReadByte* 函数功能 : 读取一个字节* 输入 : com* 输出: 无*******************************************************************************/unsigned char Ds18b20ReadByte(){unsigned char byte,bi;unsigned int i,j;for(j=8;j>0;j--){DSPORT=0;//先将总线拉低1usi++;DSPORT=1;//然后释放总线i++;i++;//延时6us等待数据稳定bi=DSPORT; //读取数据，从最低位开始读取/*将byte左移一位，然后与上右移7位后的bi，注意移动之后移掉那位补0。*/byte=(byte>>1)|(bi<<7); i=4;//读取完之后等待48us再接着读取下一个数while(i--);}return byte;}/******************************************************************************** 函数名 : Ds18b20ChangTemp* 函数功能 : 让18b20开始转换温度* 输入 : com* 输出: 无*******************************************************************************/void Ds18b20ChangTemp(){Ds18b20Init();Delay1ms(1);Ds18b20WriteByte(0xcc);//跳过ROM操作命令 Ds18b20WriteByte(0x44); //温度转换命令//Delay1ms(100);//等待转换成功，而如果你是一直刷着的话，就不用这个延时了}/******************************************************************************** 函数名 : Ds18b20ReadTempCom* 函数功能 : 发送读取温度命令* 输入 : com* 输出: 无*******************************************************************************/void Ds18b20ReadTempCom(){Ds18b20Init();Delay1ms(1);Ds18b20WriteByte(0xcc); //跳过ROM操作命令Ds18b20WriteByte(0xbe); //发送读取温度命令}/******************************************************************************** 函数名 : Ds18b20ReadTemp* 函数功能 : 读取温度* 输入 : com* 输出: 无*******************************************************************************/int Ds18b20ReadTemp(){int temp=0;unsigned char tmh,tml;Ds18b20ChangTemp(); //先写入转换命令Ds18b20ReadTempCom();//然后等待转换完后发送读取温度命令tml=Ds18b20ReadByte();//读取温度值共16位，先读低字节tmh=Ds18b20ReadByte();//再读高字节temp=tmh;temp<<=8;temp|=tml;return temp;}

PROTEUS仿真

原理图

实物

(还有一张图片大了上传不成功)

总结

1.发现返回的温度值不正常，导致显示的温度值（ascII码显示）不是数值而是乱码，经过检查发现获取温度的函数中温度值比实际值大10倍，修正后问题解决。

2.通过温度校正超声波的速度时，计算出的距离总是比实际距离小，检查发现存在精度损失，原因为速度在函数中定义时为unsigned int型，不符合实际情况，修改为float型后问题解决。

3.给蜂鸣器管脚输出高电平后，蜂鸣器不响，

经查阅资料发现，开发板上的蜂鸣器为无源蜂鸣器，

需要一定周期的脉冲序列方可响，而不是单一的高电平。

4.发现计算的距离随着时间不断递增，直至超出量程，经过检查发现，在每次计算时间后，只有计数器低位被置零，高位没有置零，修改后问题解决。

最后附上项目文件地址:

/RSMung/UltrasonicDistanceMeasurementSystem

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