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基于单片机的超声波测距仪的设计_单片机实习双向超声波测距仪-硬件开发文档类资源-CSDN下载内容包括详细设计文档word版，附带开题报告和相关PPT等文档，供大家参考学习。也可在本博客主页找到单片机实习双向超声波测距仪更多下载资源、学习资料请访问CSDN下载频道.https://download.csdn.net/download/u013253075/45705658?spm=1001.2014.3001.5503

4.5  语音模块

本设计不但具有超声波测距功能，还具有报警功能。可以给本系统设定一个报警值，当测量到的距离小于报警值时，语音模块会实时播放测量到的距离结果。并可根据不同的条件，......

本设计采用NVC系列语音芯片，它具有成本低，性能稳定，音质高，控制方便，电路简单等优点。NVC是一款性能稳定的语音芯片，无需任何外围电路，......

图4-7  语音模块电路图

4.6  按键模块

单片机最常用的按键是独立按键和矩阵按键，每种按键都有自己的特征。矩阵按键与独立按键截然不同。矩阵按键更复杂一般用于重复扫描。矩阵按键脉冲固定时间短，按......

图4-8  按键电路

4.7  无线通信模块

本设计采用SIM900A模块作为无线通讯模块，SIM900A模块是SIMCOM公司生产的工业级GSM/GPRS模块，可在低功耗情况下进行语音，工作频段为双频900/1800MHz，......特点如SIM900A表4-2所示。

VBAT与GND之间接有电容，其目的是为了稳定电源电压，提高其工作的稳定性。C4是大电容，当SIM900A模块处于掉电状态的瞬间，C4用先前存储的电能以稳定整个电路的电压；.......无线通信电路无线通信电路原理图如图4-9所示

图4-9  无线通信电路原理图

5  软件设计

本次设计在软件方面主要利用卡尔曼滤波算法。卡尔曼滤算法可以根据以往测量数据将下一次数据范围进行预估，以便单片机进行合适的量程选择，以提高距离里检测精度。需要测量的物体，......

其中 ； 和 表示零均值白噪声， 表示待测物体与超声波换能器之间的距离， 表示待测物体与超声波换能器之间的相对速度， 表示待测物体与超声波换能器之间的相对加速度，......

1. 初始状态值确定

初始值 ，则测量初期会出现波动，可把检测值当作X0中的 ，把之前连续三次的实际距离检测值的二阶差分当作初始状态值X0的 。

1. 时间更新

预估下一时刻目标的状态 ，将预测值 对应到量程上。

1. 检测更新

.......

5.1  总程序流程设计

本设计首先对LCD初始化，包括液晶功能初始化和液晶显示内容初始化，接下来针对MCU定时器展开相应的初始化操作。一旦跳转至循环，即可采集当前状况下的温度值，并将所采集到的数据呈现在液晶屏的首行，进一步基于温度大小求解相应实时超声传输速度具体数值。......软件流程图如图5-1所示。

图5-1  程序流程图

5.2  显示模块程序设计

在LCD开始前，确定一个位置，以此作为定位，成为地址，比如第1行第5列的位置。在完成坐标定位之后就可以开始显示内容了。液晶在显示的时候，是一位一位完成的。比如显示“hello”，......液晶显示流程图如图5-2所示：

图5-2  液晶显示流程图

5.3  超声波模块程序设计

首先由单片机发一个触发信号，通过Trig引脚给超声波模块，超声波模块收到这个触发信号后启动测距，此时程序检测Echo返回高电平，该引脚是低电平表示正在测距，低电平转高电平.......超声波模块程序流程图如图5-3所示：

图5-3  超声波模块程序流程图

5.4  温度传感器程序设计

首先是初始化传感器，相当于是一次复位的过程，由于本设计只接了一个传感器，因此无需区别传感器的序列号，直接发一个指令0xcc跳过ROM寻找，接着发一个0x44的指令给传感器，让传感器启动温度转换。然后再次复位传感器,接着还是一样的跳过ROM指令0xcc，再往下就是发0xbe给传感器准备读取传感器的检测结果，最后就是读取传感器返回的检测结果。温度传感器程序流程图如图5-4所示：

图5-4  温度传感器程序流程图

5.5  无线通信子程序设计

无线通信子程序首先初始化SIM900A，即调用USART_Init()函数，包括串口方式选择、定时器选择、波特率设置等。再与SIM900A连接，按照指定步骤向SIM900A发送AT指令，即调用SendString(uchar*str)函数，一位一位地发送字符。每次发完一个Attention命令时，.....无线通信子程序流程图如图5-5所示。

图5-5  无线通讯子程序流程图

6  调试与仿真

6.1  硬件调试

根据原理图的功能将复杂电路分为安装调试单元。

（1）通电观察

接通电源后，首先观察电路，查看是否有问题。如果出现问题，就关闭电源，经检查后，重新通电测试。根据要求测量每一个元件引脚的电源电压力，......

（2）调试

在调试单元电路时应明确本部分的调试要求。调试顺序应按照电路原理图中信号流向进行，这样可以把整个电路进行分步调试，把前面调试好的电路的输出信号作为后一级电路的输入信号。......

单元调试包括静态和动态调试。静态调试一般是指在没有外加信号的条件下测试电路各点的电位，特别是有源器件的静态工作点。通过它可以及时发现已经损坏和处于临界状态的元器件。动态调试是用前级的输出信号或自身的信号测试单元的各种指标是否符合设计要求，.......

（3）联调

调试后，需要在进行联合调试，其主要的作用与调试不同，其可以对动态性能测量，在得到结果后，通过分析对比，可以研究出问题所在，并做出解决方案。经过这样的过程，......

6.2  软件调试

软件调试需要经过很多步，比如组合、分离、集成等。其中的组合，是通过软件实现的，在此情况下，不能将硬件设施，加到其中，这样会使得调试过程不准确，达不到想要的效果。还有分离、集成等，都有自己的步骤，要严格按照要求来进行。设置界面仿真图如图6-3所示，检测界面仿真图

图6-4  检测界面仿真

6.3  系统综合调试

系统调试是在各功能模块调试成功后进行的综合调试。试验验证了系统是否达到了预期的设计要求。该程序是在KeilC和．hex编写的文件生成。串行STC......下载程序图如图6-5所示：

图6-5  烧录界面及实物

7  总结与展望

7.1  总结

本文在超声波测距原理、硬件电路实现和软件设计基础上，完成了超声波测距的设计要求。利用单片机的运算和控制功能，结合卡尔曼滤波算法的实际情况，设计出的一种简单实用的超声波的测距仪。首先通过单片机控制超声波模块进行测距，.......

本设计利用超声波检测比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，随着科学技术的快速发展，超声波的应用将越来越广......

7.2  展望

这个系统有些先进的技术，但不能实现完全自动化。SIM900A模块能用来接受短消息的内容，在后期工作中努力让超声波测距仪更加智能化使传输效率更高。.....

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本文介绍了在设计的过程的关键点，供大家参考学习，如需获取实物、或者下载链接失效、对其他单片机硬件设计感兴趣、有不明白的或者错误的，可以添加徽信biyezhan007 

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