52单片机超声波测距毕业论文.doc

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理工学院

本科生毕业设计（论文）

学院（系）：
专 业：
学 生：
指导教师：

完成日期 2010 年 5 月

理工学院毕业设计（论文）

超声波测距系统的硬件设计

TheHardware Design Of
Ultrasonic Ranging Systerm

总 计： 32 页
表 格： 4 个
插 图 ： 17 幅

南 阳 理 工 学 院 本 科 毕 业 设 计（论文）

超声波测距系统的硬件设计
TheHardware Design of Ultrasonic Ranging Systerm

学 院（系）：
专 业：
学 生 姓 名：
学 号：
指 导 教 师（职称）：
评 阅 教 师：
完 成 日 期：2010.05.10

Nanyang Institute of Technology

超声波测距系统的硬件设计
测控技术与仪器　
［摘　要］超声波测距器，可以应用于汽车倒车、建筑施工工地以与一些工业现场的位置监控，也可用于如液位、井深、管道长度的测量等场合。在本次设计中，设计的超声波测距系统的测量精度为1cm，能够清晰稳定地显示测量结果。在整个超声波测距硬件电路模块中主要的电路设计有超声波发射电路、超声波接收电路、显示电路、温度补偿电路以与声光报警电路构成。其中接收电路主要采用的是CX20106A；发射电路采用的是反相器74HC04与超声波发射换能器组成；另外，为了提高测量的精度在电路中又加入了温度补偿装置，DS18B20就是用来测量当前温度从而来实现这一功能。通过实物验证这一设计方案是可行的。
［关键词］STC89C52；超声波测距；74HC04；CX20106A;温度补偿

TheHardware Design of Ultrasonic RangingSysterm
Tracking Control Technology and Equipment
Abstract:Ultrasonic range finder, can be applied to the car into reverse, the construction sites and industrial the position to monitor and may be used as the old, dark, the length of such occasions. In the design of system design, precision measurement range of ultrasonic, the stability of 1cm clear that measurement.In the whole range of ultrasonic hardware circuit that the main circuit design has an ultrasonic the circuit, an ultrasound the circuit, show circuit, temperature compensate circuit and theaudible and visible police made a circuit.One of the main circuits are CX20106A ;The circuit is the use of ultrasonic 74HC04 and in the launch of the change to another in order to improve ;The precision measurement in the circuit joined the compensation arrangement, DS18B20 is used to measure the temperature and to fulfil this function. In the design by the scheme is feasible.
Keywords:STC89C52;SilentWaveMeasureDistance；74HC04;CX20106A;Temperature Compensation

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目　　录
1 序言1
1.1 课题研究的背景与意义1
2 超声波测距的设计思路2
2.1 超声波传感器与其测距原理2
2.2方案论证3
3 总体方案设计3
3.1 单片机测距原理4
3.2 单片机系统与其基本电路4
3.2.1STC89C52的功能介绍5
3.2.2单片机的基本连接电路6
3.3 超声波发射部分电路7
3.4 超声波接收部分电路8
3.5 温度补偿电路10
3.5.1温度传感器工作原理10
3.5.2温度补偿电路11
3.6 数码显示电路12
3.6.1数码管基本知识12
3.7 键盘电路14
3.7 报警电路15
4 软硬件调试16
参考文献16
附录16
结束语19
致20

1 序言
1.1 课题研究的背景与意义
在我国，超声学的研究开始于二十世纪五十年代，1959年至1964年间我国建立了分子声学实验室，对驰豫吸收、悬浮体的声吸收等问题进行了深入的研究，设计生产了固体中超声衰减的测量设备，对粘弹性和可压缩流体的声速和衰减的研究取得了令人兴奋的成果。同时在超声波探伤、加工、种子处理、显示、医疗等应用领域取得了可喜的成绩。表面波换能器的研究我国开始于1965年，于1970年开始了高频表面波的研究，1977年，我国研制成表面脉冲压缩滤波器。在80年代以后，我国的超声研究进入了一个全新的阶断，取得了一系列标志性成果，压电复合材料研制成功，窄脉冲短余振探头问世，PVDF高分子压电薄膜材料赶上并超过国际水平，高分子压电PVDF型换能器和超声显微镜的研究获得了实用，高频压电材料LiNb03研制成功。在应用方面，B超和A超医疗探头开始投入生产和医疗应用。超声显微镜投入应用。总的来说，我国在超声方面的研究在某些方面己走在了世界的前列。
近年来超声测试技术已明显表现出下列趋向:
1、由定性的判断缺陷的有无而发展为对缺陷的位置、大小、形状、性质进行定量判断，并且利用各种成像技术直接显示缺陷的二维、三维图像;
2、向在线自动检测和仪器的智能化发展，其中非接触超声测试技术取得突破进展;
3、超声测试技术和材料的物性评价相结合，材料的设计、加工和工程应用迅速发展[1]。
因此超声波在我们日常生活中应用非常广泛，在工业生产中，超声波被应用在金属材料和部分非金属材料探伤，钡口厚，以与超声振动切削加工、清洗、焊接等行业。以与进行物位、浓度、硬度、温度等检测。在医学领域，在诊断显像技术，血流测量计，胎儿检查仪，超声波洁牙器等医疗器械都是利用了超声波的特性。在军事领域中，超声波用于雷达目标定位，武器制导等方面[2]。
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与产业领域。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，在新的世纪里，面貌一新的测距仪将发挥更大的作用。 因此设计好的超声波测距仪就显得非常重要了。这就是我设计超声波测距仪的目的与意义。
2 超声波测距的设计思路
2.1 超声波传感器与其测距原理 
超声波是指频率高于20KHz的机械波。为了以超声波作为检测手段，必须产生超生波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声波换能器或超声波探头。超声波传感器有发送器和接收器，但一个超声波传感器也可具有发送和接收声波的双重作用。超声波传感器是利用压电效应的原理将电能和超声波相互转化，即在发射超声波的时候，将电能转换，发射超声波；而在收到回波的时候，则将超声振动转换成电信号。 
测量距离的方法有很多种，短距离的可以用尺，远距离的有激光测距等，由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播距离远，因而超声波可以用于距离的测量。利用超声波检测距离，设计比较方便，计算处理也较简单，并且在测量精度方面也能达到要求。超声波测距适用于高精度的中长距离测量。因为超声波在标准空气中的传播速度为331.45米/秒，由单片机负责计时，单片机使用11.095M晶振，所以此系统的测量精度理论上可以达到毫米级。 超声波发生器可以分为两类：一类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波。本课题属于近距离测量，可以采用常用的压电式超声波换能器来实现。
超声波测距的原理一般采用渡越时间法TOF（time of flight）。首先测出超声波从发射到遇到障碍物返回所经历的时间，再乘以超声波的速度就得到二倍的声源与障碍物之间的距离即s=vt/2。（其往返时间为t，v为超声波在空气中的传播速度）
根据设计要求并综合各方面因素，在本课题中采用STC89C52单片机作为主控制器，用动态扫描法实现LED数字显示，超声波驱动信号用单片机的定时器完成，超声波测距器的系统框图如图1所示： 

图1 超声波测距系统原理框图
2.2 方案论证
由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量。利用超声波检测距离，设计比较方便，计算处理也较简单，并且在测量精度方面也能达到使用要求。 
超声波测距的原理是利用超声波的发射和接受，根据超声波传播的时间来计算出传播距离。实用的测距方法有两种，一种是在被测距离的两端，一端发射，另一端接收的直接波方式，适用于身高计；一种是发射波被物体反射回来后接收的反射波方式，适用于测距仪。此次设计采用反射波方式。
     超声波发生器可以分为两大类：一类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波。电气方式包括压电型、电动型等；机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。它们所产生的超声波的频率、功率、和声波特性各不一样，因而用途也各不一样。另外测距仪的分辨率取决于对超声波传感器的选择。超声波传感器是一种采用压电效应的传感器，常用的材料是压电瓷。由于超声波在空气中传播时会有相当的衰减，衰减的程度与频率的高低成正比；而频率高分辨率也高，故短距离测量时应选择频率高的传感器，而长距离的测量时应用低频率的传感器[3]。
根据设计要求并综合各方面因素，本文采用STC89C52单片机作为控制器，用动态扫描法实现LED数字显示，超声波驱动信号用单片机的定时器来驱动。 
3 总体方案设计
由单片机STC89C52编程产生40kHz的方波，由P3.3口输出，再经过放大电路，驱动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回来后，由超声波接收头接收到信号，通过接收电路的检波放大、积分整形与一系列处理,送至单片机。单片机利用声波的传播速度和发射脉冲到接收反射脉冲的时间间隔计算出障碍物的距离,并由单片机控制显示出来。
该测距装置是由超声波传感器、单片机、发射/接收电路和LED显示器组成。传感器输入端与发射接收电路相连,接收电路输出端与单片机相连接,单片机的输出端与显示电路输入端相连接。其时序图如图2所示。

图2 时序图
单片机在T0时刻发射方波，同时启动定时器开始计时，当收到回波后，产生一负跳变到单片机中断口，单片机响应中断程序，定时器停止计数。计算时间差，即可得到超声波在媒介中传播的时间t，由此便可计算出距离。另外由于超声波受温度的影响比较大，因此为了提高测量的精度我在这里加入了温度补偿装置，利用DS18B20测的当前温度值，在根据温度与超声波传播的速度之间的关系计算出实际在空气中传播的速度，从而来计算实际的距离。在设计中还加入了报警装置，当测量的距离过长或过短报警器就会发出蜂鸣声并有指示灯指示是过长还是过短。
3.1 单片机测距原理
单片机发出超声波测距是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射和接收回波的时间差t，然后求出距离S＝Ct／2，式中的C为超声波波速。
限制该系统的最大可测距离存在4个因素：超声波的幅度、反射的质地、反射和入射声波之间的夹角以与接收换能器的灵敏度。接收换能器对声波脉冲的直接接收能力将决定最小的可测距离。为了增加所测量的覆盖围、减小测量误差，可采用多个超声波换能器分别作为多路超声波发射接收的设计方法。由于超声波属于声波围，其波速C与温度有关即C=331．4+0．607T。因此在实现超声波测距的过程中我们需要测出传播时间与当前温度，这就需要软硬件共同作用来实现。
3.2 单片机系统与其基本电路
3.2.1 STC89C52的功能介绍
STC89C52RC是宏晶科技推出的新一代高速、低功耗、超强抗干扰一种单片机，其指令代码兼容传统的8051单片机，12时钟、机器周期和6时钟、机器周期可以任意选择。

图3 STC89C52RC实物图
(1)STC89C52芯片共40引脚:
1~8脚: 通用I/O接口p1.0~p1.7
         9脚:  RST复位键
         10 ~11脚:RXD串口输入 TXD串口输出
         12~19:I/O p3接口 (12,13脚 INT0中断0   INT1中断1
         14~15 : 计数脉冲T0 T1 16,17: WR写控制 RD读控制输出端)
         18~19: 晶振谐振器 20 地线   
         21~28 p2 接口 高8位地址总线
        29: psen 片外rom选通端   单片机对片外rom操作时 29脚(psen)输出低电平
         30:ALE/PROG 地址锁存器
          31:EA/ROM取指令控制器 高电平片取 低电平片外取
          32~39:p0.7~p0.0(注意此接口的顺序与其他I/O接口不同 与引脚号的排列顺序相反)
          40:电源+5V[4]
(2)其主要特性有：
工作电压5.5V-3.3V
用户程序应用空间：8K
寿命：1000写／擦循环
数据保留时间：10年
工作频率：0Hz一40MHz，外部晶振20MHz以下可省复位电路
三级程序存储器锁定
片上集成1280字节或512字节RAM
32可编程I／O线
两个16位定时器／计数器
5个中断源
可编程串行通道
低功耗的闲置和掉电模式
片振荡器和时钟电路
有EEPROM功能
看门狗
 在空闲模式下，CPU保持睡眠状态而所有片的外设仍保持激活状态，这种方式又软件产生。此时，片RAM和所有特殊功能寄存器的容保持不变。空闲模式可由任何允许的中断请求或复位终止。
 应注意的是：在用硬件复位终止空闲模式时，AT89C2051通常从程序停止一直到部复位获得控制之前的两个机器周期恢复程序执行。在这种情况下片硬件禁止对部RAM的读写，但允许对端口的访问，要消除硬件复位终止空闲模式对端口意外写入的可能，原则上进入空闲模式指令的下一条指令不应对端口引脚或外部存储器进行访问。
 在掉电模式下，振荡器停止工作，进入掉电模式的指令是最后一条被执行的指令，片RAM和特殊功能寄存器的容终止掉电模式前被冻结。退出模式的唯一方法是硬件复位，复位后将重新定义全部特殊功能寄存器但不改变RAM中的容，在VCC恢复到正常工作电平前，复位应无效，且必须保持一定时间以使振荡器重新启动并稳定工作[5]。
3.2.2单片机的基本连接电路
单片机正常工作时，都需要一个时钟电路和一个复位电路来构成单片机的最小系统。时钟电路用于产生单片机工作时所需的时钟信号，其有两种时钟方式：外部时钟和部时钟。外部始终是使用外部振荡脉冲信号，常用于多片单片机同时工作，以便于同步。本设计只有一片单片机，采用部时钟方式。STC89C52部有一个可控制的负反馈反向大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。这个放大器与反馈元件的片外石英晶体或瓷谐振器构成一个自激振荡器。外接晶体以与电容C1和C2构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。对外接电容值虽然没有严格的要求，但是电容的大小多少会影响振荡器频率的高低、荡器的稳定性、震的快速性和温度稳定性。外接晶体时，两个电容通常选择30PF左右，外接瓷谐振器时，典型值约为47PF.出于对测距精度的考虑，本设计采用12MHZ的晶体振荡器，c1和c2的电容值约为30PF[3]。
复位是单片机的初始化操作，只要RST引脚出至少保持两个机器周期的高电平就可以实现复位。在RST端出现高电平后的第二个周期，执行部复位，以后每个周期重复一次，直至RST端变低。单片机的复位电路有两种：上电复位和手动复位[3]。本设计采用手动复位方式。当按下复位按钮时，电容迅速放电，使RST端迅速变为高电平，复位按钮松开后，电容通过电阻充电，逐渐使RST端恢复低电平。单片机的基本的连接电路如图4所示：

图4 单片机最小系统
3.3 超声波发射部分电路
超声波发射部分是为了让超声波发射换能器TCT40－16T能向外界发出40 kHz左右的方波脉冲信号。40 kHz左右的方波脉冲信号的产生通常有两种方法：采用硬件如由555振荡产生或软件如单片机软件编程输出，为了节省成本，本次设计采用了后者。编程由单片机P3.3端口输出40 kHz左右的方波脉冲信号，由于单片机端口输出功率不够，40 kHz方波脉冲信号分成两路，送给一个由74HC04组成的推挽式电路进行功率放大以便使发射距离足够远，满足测量距离要求，最后送给超声波发射换能器TCT40－16T以声波形式发射到空气中。发射部分的电路，如下图所示。图中输出端上拉电阻R3，R4，一方面可以提高反向器74HC04输出高电平的驱动能力，另一方面可以增加超声换能器的阻尼效果，缩短其自由振荡的时间。超声波发射电路如图5所示：

图5 超声波发射电路
3.4 超声波接收部分电路
TCT40－16T发射的超声波在空气中传播，遇到障碍物就会返回，返回的部分有超声波接收器接收。超声波接收部分是为了将反射波(回波)顺利接收到，超声波接收换能器TCT40－16R将接收到的反射波转换变成电信号，并对此电信号进行放大、滤波、整形等处理后得到一个负脉冲送给单片机的3.2(INT0)引脚，以产生一个中断。 在这里我采用的是集成电路CX20106A，这是一款红外线检波接收的专用芯片，常用于电视机红外遥控接收器。考虑到红外遥控常用的载波频率38KHz与测距超声波频率40KHz较为接近，可以利用它作为超声波检测电路。实验证明其具有很高的灵敏度和较强的抗干扰能力。适当改变C4的大小，可改变接受电路的灵敏度和抗干扰能力。CX20106A各引脚作用如图6所示：

图6 CX20106A管脚示意图
CX20106A的引脚注释：
l脚：超声波信号输入端，该脚的输入阻抗约为40kΩ。
2脚：该脚与GND之间连接RC串联网络，它们是负反馈串联网络的一个组成部分，改变它们的数值能改变前置放大器的增益和频率特性。增大电阻R或减小C，将使负反馈量增大，放大倍数下降，反之则放大倍数增大。但C的改变会影响到频率特性，一般在实际使用中不必改动，推荐选用参数为R=4.7Ω，C=3.3μF。
3脚：该脚与GND之间连接检波电容，电容量大为平均值检波，瞬间相应灵敏度低；若容量小，则为峰值检波，瞬间相应灵敏度高，但检波输出的脉冲宽度变动大，易造成误动作，推荐参数为3.3μF。
4脚：接地端。
5脚：该脚与电源端VCC接入一个电阻，用以设置带通滤波器的中心频率f0，阻值越大，中心频率越低。例如，取R=200kΩ时，fn≈42kHz，若取R=220kΩ，则中心频率f0≈38kHz。
6脚： 该脚与GND之间接入一个积分电容，标准值为330pF，如果该电容取得太大，会使探测距离变短。
7脚：遥控命令输出端，它是集电极开路的输出方式，因此该引脚必须接上一个上拉电阻到电源端，该电阻推荐阻值为22kΩ，没有接收信号时该端输出为高电平，有信号时则会下降。
8脚： 电源正极，4.5V～5V。
超声波接收电路图如图7所示：

图7 超声波接收电路
3.5 温度补偿电路
3.5.1 温度传感器工作原理
DS18B20的测温原理如下图所示，图中低温系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1，高温系数晶振随温度变化其振荡频率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入，图中还隐含着计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温系数振荡器产生的时钟脉冲进行计数，进而完成温度测量。基数门的开启时间由高温系数振荡器来决定，每次测温前，首先将-55℃所对应的基数分别置在-55℃所对应的一个基数值。
计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值降到0时温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，重新开始对低温晶振产生的脉冲信号进行计数。如此循环直到计数器2到0时，停止温度寄存器值得累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。图中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中振荡温度特性的非线性，以产生高分辨率的温度测量。其输出用于修正计数器的预置值，只要计数门仍未关闭就重复上述过程，直至温度寄存器值达到被测温度值，这就是DS18B20的测温原理。测温原理图如图8所示：
预置
低温度系数振荡器
计数器1
斜率累加器
计数比较器
预置
温度寄存器
减到0
高温度系数振荡图
计数器2
减到0停止

图8 DS18B20测温原理图
3.5.2 温度补偿电路
为提高测距精度，采用温度检测电路。温度测量电路是基于DS18B20单线式数字温度传感器，电路非常简单，可直接将其DQ端与单片机P3.7口相连。DS18B20是美国DALLS公司推出的温度传感器芯片，具有9~12位的转换精度，默认值是12位辨率，本系统将它设置为9为分辨率，对应的温度值是0.5，满足本系统的要求。利用温度检测电路实时的测量环境温度T，再根据式子C=331．4+0．607T计算超声波的速度C。
DS18B20引脚排列如图9所示：

图9 引脚排列图
DS18B20的引脚说明表如下表所示：

表1 DS18B20引脚说明表
GND
地
DQ
数据I/O

可选
NC
空脚
DS18B20温度补偿电路图如图10所示：

图10 温度补偿电路
3.6 数码显示电路
3.6.1数码管基本知识
显示的种类很多，从液晶显示、发光二极管显示到CRT显示器等，都可以与微机连接。其中单片机应用系统最常用的显示是发光二极管数码显示器（简称LED显示器）。液晶显示器简LCD。LED显示器价廉，配置灵活，与单片接口方便，LCD可显示图形，但接口较复杂成本也较高[6]。
LED数码根据LED的接法的不同分为共阴极和共阳极两类，了解LED的这些特性，对编程很是重要，因为不同类型的数码管，除了他们的硬件电路有差异以外，编程的方法也是不同的。在本设计中我们采用的是共阴极数码管其部结构与管教配置如图11所示：

图11 共阴极数码管与其部结构
使用LED显示器时，要注意区分两种不同的接法，为了显示数字或字符，必须对数字或字符进行编码。七段数码管加上小数点共计八段。因此为LED提供编码正好是一个字节。实际上要显示各种数字和字符，只需在各段二极管的阴极上加不同的电平，就可以得到不同的代码。这些用来控制LED显示的不同电平代码称为字段码（也称段选码）。 根据电路连接图显示16进制数的编码列表如下图所示：
表2 共阴极数码管表
0x3f
0x06
0x5b
0x4f
0x66
0x6d
0
1
2
3
4
5
0x7d
0x07
0x7f
0x6f
0x77
0x7c
6
7
8
9
A
B
0x39
0x5c
0x79
0x71
0x00

C
D
E
F
无显示

本系统显示电路采用简单实用的4位共阴LED数码管，其中p0口接数码管的段选部分，因为选用的是共阴极数码管，因此只要是p0口输出低电平即可驱动位选，又因为p0口部无上拉电阻故如果电路中不接上拉电阻那么p0口只可能输出低电平，这正好适合我们这部分电路的需要。p2口接上拉电阻起到一个驱动段选的作用然后再接到接数码管。因此单片机系统显示电路如图12所示：

图12 数码显示电路
3.7 键盘电路

图13 键盘电路
在不同的系统中，键盘的数量有很大的差别。但是根据本设计的需要，采用独立式键盘既能满足系统需要，又节省I/O和键盘的数量。
独立式键盘的各个按键之间彼此是独立的，每一个按键均连接单片机的一根I/O口。独立式键盘的硬件接口电路简单，软件设计也比较方便，但由于每个按键均需要单片机的一根I/O口，因此，独立式键盘值适合于按键较少的场合。独立式按键是直接用I/O口线构成的单个按键电路，其特点是每个按键单独占用一根I/O口线，每个按键的工作不会影响其它I/O口线的状态。
独立式按键电路配置灵活，软件结构简单，但每个按键必须占用一根I/O口线，因此，在按键较多时，I/O口线浪费较大，不宜采用。
3.8 报警电路
在本次设计中采用了光报警和声报警。光报警采用的是不同颜色的发光二极管，声报警采用的是一个蜂鸣器。在连接到蜂鸣器之前，经过一个三极管9 012的放大。报警部分的连线，如图14所示。

图14 报警电路
以上即为超声波测距的硬件电路部分。另外在制作硬件的过程中要注意以下几点：
1、焊接电路板时，要注意电源线和地线，两者不能弄混，不可有短接的地方。倘若有短接的地方时，下载模块上的红灯、绿灯均熄灭。
2、接晶振时，要使晶振与单片机的18、19管脚连接好，否则单片机无法下载程序，即使有程序也无常工作。
3、接报警灯、蜂鸣器时要用到1K的限流电阻。
4、接DS18B20时，要注意管脚的接法，DQ要接4.7K的上拉电阻。
5、接数码管时，要注意数码管是共阴极型还是共阳极型，要弄清各个管脚的作用，可以用万用表侧量。数码管显示要用驱动芯片或上拉电阻驱动，驱动时要驱动段选。
4 软硬件调试
超声波测距仪的制作和调试，其中超声波发射和接收采用Φ15的超声波换能器TCT40-10F1（T发射）和TCT40-10S1（R接收），中心频率为40kHz，安装时应保持两换能器中心轴线平行并相距4～8cm，其余元件无特殊要求。若能将超声波接收电路用金属壳屏蔽起来，则可提高抗干扰能力。根据测量围要求不同，可适当调整与接收换能器并接的滤波电容C4的大小，以获得合适的接收灵敏度和抗干扰能力。 
在程序与硬件连调时：
1、下载模块红灯亮，绿灯不亮，说明没有装好下载模块所配套的驱动程序。
解决办法：找到下载模块配套的驱动程序并安装。
2、下载时提示端口不存在，说明下载端口没有设置好。
解决办法：右击“我的电脑”-“属性”-“硬件”-“设备管理器”-“端口”，查看usbisp的端口号并在下载软件中做相应设置。
3、下载时一直提示上电，可能电源线、地线没有连接好，晶振没有连接好，下载口没有连接好（下载模块上的TXD接单片机上的RXD即第10管脚，下载模块上的RXD接单片机上的TXD即第11管脚）。
解决办法：用万用表检查电源线、地线的连接，检查晶振是否接好，检查下载口连接是否正确。
4、下载时提示下载失败，可能是晶振频率不对或单片机没有响应。
解决办法：检查晶振频率（一般使用11.0592MHz），多试几次。
5、显示乱码，可能是使用的数码管类型与程序中的数码管类型不符，比如，硬件上使用是是共阴极数码管，但程序却是按共阳极数码管编写的。
解决办法：更改程序，使两者配套。
硬件电路制作完成并调试好后，便可将程序编译好下载到单片机试运行。根据实际情况可以修改超声波发生子程序每次发送的脉冲宽度和两次测量的间隔时间，以适应不同距离的测量需要。根据所设计的电路参数和程序，测距仪能测的围为0.07～1m，测距仪最大误差不超过1cm。系统调试完后应对测量误差和重复一致性进行多次实验分析，不断优化系统使其达到实际使用的测量要求。
参考文献
 [1]袁易全. 近代超声原理与应用[M]. ：大学，1996.
[2]升平,王剑,红等.超声波测距系统的开发与研究[J].计算机工程与应
2009，45(25)：78-81.
[3]健,钢等.超声波测距系统的研究与设计[J].工业大学学报，2004
27(6)：640-643.
[4]胡汉才. 单片机原理与其接口技术[M]. ：清华大学，1996.
[5]毅刚.单片机原理与应用.高等教育[M]，2003.12(1).
  [6]王福瑞. 单片机测控系统设计大全[M]. ：航空航天大学，2001.

附录
（1）原理图

图15 原理图
（2）pcb图

图16 pcb图
（3）protues仿真图

图16 proteus仿真图
（4）元器件列表
表4 元器件列表
序号
代号
名称
序号
代号
名称
序号
代号
名称
1
U1
74HC04
10
S2
12M晶振
19
R5/R6/R7/R9
10K
2
U2
STC89C52RC
11
P1
9012
20
R10
220K
3
U3
CX20106A
12
C1、C8
10uf/50v
21
R11
20K
4
U4
DS18B20
13
C2、C3
30pf
22
R12
4.7K
5
L1
黄色LED
14
C4、C9
104
23
K1/K2/K3/K4
按键
6
L2、L4
绿色LED
15
C5
1uf/50v
24
K5
开关
7
L3
蓝色LED
16
C6
3.3uf/50v
25
T1
TCT40-16T
8
L5
红色LED
17
C7
331
26
T2
TCT40-16R
9
S1
蜂鸣器
18
R1/R2/R3/R4/R8R13/R14/R5/R16/R17/R18/R19/R20
R21
1K
27
DIS
四位共阴极数码管

结束语
俗话说“好的开始是成功的一半”。通过这次实习，我们学到了很多东西。在进行课程设计时，我们应该做到以下三点：首先，我认为最重要的就是认真的研究老师给的题目。其次，在老师讲解的基础上认真研究硬件电路的设计，和软件流程的设计。最后，重点实现软硬结合的综合调试。
这次的设计算起来一共进行了三个月，在这几个月的时间里我们进行了硬件电路图设计，以与软件的编程实现，软硬件的综合调试。最终一个完整的课程设计成果出来了，很高兴它能按着设计的思想与要求运作起来。 当然，这其中也有很多问题。但就实现功能来说，设计结果能够符合题意，成功完成了此次实习要求，我们不只在乎这一结果，更加在乎的，是这个过程。这个过程中，我们花费了大量的时间和精力，更重要的是，我们在学会创新的基础上，同时还懂得合作精神的重要性，学会了与他人合作。在已度过的大学时间里，我们大多数接触的是理论课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业课的理论知识，如何去锻炼我们的实践能力？如何把我们所学的专业基础课理论知识运用到实践中去呢？我想做类似实习就为我们提供了良好的实践平台。
同时这次实习给我们带来前所未有的的启发：首先，查阅资料的必要性。在做本次实习的过程中，我感触最深的当属查阅大量的设计资料了。为了让自己的设计更加完善，查阅这方面的设计资料是十分必要的，同时也是必不可少的。
其次，在这次课程设计中，我们运用到了以前所学的专业课知识，如：模拟和数字电路知识等。虽然过去从未独立应用过它们，但在学习的过程中带着问题去学我发现效率很高，这是我做这次课程设计的又一收获。
再次，在设计之前，我们要对所用单片机的部结构有一个系统的了解，知道该单片机有哪些资源；要有一个清晰的思路和一个完整的的软件流程图；在设计程序时，不能妄想一次就将整个程序设计好，反复修改、不断改进是程序设计的必经之路；要养成注释程序的好习惯，一个程序的完美与否不仅仅是实现功能，而应该让人一看就能明白你的思路，这样也为资料的保存和交流提供了方便；在实习过程中遇到问题是很正常的，但我们应该将每次遇到的问题记录下来，并分析清楚，以免下次再碰到同样的问题。但是从中学到的知识会让我受益终身。发现、提出、分析、解决问题和实践能力提高都会受益于我在以后的学习、工作和生活中
最后，我们在这次设计中我们使用了分模块焊接，分模块测试的方法进行硬件电路的焊接和测试，这是我们最宝贵的收获，这样做可以避免走很多弯路。使得调试也条理分明。
总体上说，这次实习中收获很多，感触也很多。
致
本设计的完成是在指导老师毛翠丽的细心指导下进行的。在每次设计遇到问题时老师不辞辛苦的讲解才使得我的设计顺利的进行。从设计的选题到资料的搜集直至最后设计的修改的整个过程中，花费了老师很多的宝贵时间和精力，在此向导师表示衷心地感！导师严谨的治学态度，开拓进取的精神和高度的责任心都将使学生受益终生！尤其是在此次毕业设计当中一直为我们答疑解惑的，在设计过程当中每当遇到困难的时候班长鹏飞都会在百忙之中抽出时间专程为我悉心讲解不懂的地方，在此也表示最衷心的感！同时也非常感学校为我们提供这次锻炼的机会。
最后还要感和我同一设计小组的几位同学以与次毕业设计当中所有给予过我帮助的人，是你们在我平时设计中和我一起探讨问题，并指出我设计上的误区，使我能与时的发现问题把设计顺利的进行下去，没有你们的帮助我也不可能这样顺利地结稿，还有在学校教授我知识的所有老师，在此一并表示深深的意。