**单片机设计介绍，基于单片机HCSR04超声波测距
文章目录
一 概要
基于单片机HC-SR04超声波测距概要如下：
一、模块简介
HC-SR04超声波模块是一个常用于机器人避障、物体测距、液位检测、公共安防、停车场检测等场所的测距模块。其核心由两个压电陶瓷超声传感器构成，一个用于发出超声波信号，另一个则用于接收反射回来的超声波信号。
二、电气参数
工作电压：DC 5V
工作电流：15mA
工作频率：40Hz
电平输出：高电平为5V，低电平为0V
感应角度：不大于15度
射程范围：2cm-400cm
测距精度：可达0.3cm（高精度）
三、工作原理
HC-SR04超声波模块的工作原理主要基于超声波的发射、接收和时差计算。
发送超声波信号：模块通过发送端传感器发出一个40kHz的超声波脉冲信号，该信号在空气中传播。
接收超声波信号：当超声波信号遇到障碍物时，会被反射回来，并由接收端传感器接收。
计算距离：根据反射信号的时差（即超声波从发射到接收的时间），可以计算出障碍物与传感器的距离。具体公式为：测试距离 = (高电平时间 * 声速(340M/S)) / 2。
四、硬件连接
HC-SR04模块通常包含四个引脚：VCC（电源正极）、GND（地线）、Trig（触发控制信号输入）和Echo（回响信号输出）。其中，VCC接5V电源，GND接地，Trig用于触发超声波脉冲，Echo则用于接收反射信号并输出一个与检测时间成正比的高电平脉冲。
五、使用注意事项
由于超声波在传输过程中会受到噪声等干扰因素的影响，因此对测距精度会有一定影响。
在测量时，建议避免测量反射面与传感器之间的距离小于3cm，否则可能无法正常测量。
传感器在测量过程中需要一定的响应时间，因此在编程时需要考虑这一因素，以避免频繁触发导致测量不准确。
六、应用拓展
HC-SR04超声波模块由于其高精度、非接触式测量以及易于与单片机等微控制器集成的特点，在智能家居、机器人导航、工业自动化等领域具有广泛的应用前景。通过编程控制，可以实现各种复杂的测距和避障功能，为各种应用场景提供便利。
二、功能设计
基于单片机HCSR04超声波测距_倒车雷达系统
设计思路
设计思路
文献研究法：搜集整理相关单片机系统相关研究资料，认真阅读文献，为研究做准备；
调查研究法：通过调查、分析、具体试用等方法，发现单片机系统的现状、存在问题和解决办法；
比较分析法：比较不同系统的具体原理，以及同一类传感器性能的区别，分析系统的研究现状与发展前景；
软硬件设计法：通过软硬件设计实现具体硬件实物，最后测试各项功能是否满足要求。
三、 软件设计
本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。在本科单片机设计中，设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能强大，可以设计硬件电路的原理图、PCB图，且界面简单，易操作，上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术，能够很好的满足本次设计需求。
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仿真实现
本设计利用protues8.7软件实现仿真设计，具体如图。
Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入驱动程序，就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外，protues还能实现PCB的设计，在仿真中也可以与KEIL实现联调，便于程序的调试，且支持多种平台，使用简单便捷。
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原理图
五、 程序
本设计利用KEIL5软件实现程序设计，具体如图。作为本科期间学习的第一门编程语言，C语言是我们最熟悉的编程语言之一。当然，由于其功能强大，C语言是当前世界上使用最广泛、最受欢迎的编程语言。在单片机设计中，C语言已经逐步完全取代汇编语言，因为相比于汇编语言，C语言编译与运行、调试十分方便，且可移植性高，可读性好，便于烧录与写入硬件系统，因此C语言被广泛应用在单片机设计中。keil软件由于其兼容单片机的设计，能够实现快速调试，并生成烧录文件，被广泛应用于C语言的编写和单片机的设计。
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六、 文章目录
目 录
摘 要 I
Abstract II
引 言 1
1 控制系统设计 2
1.1 主控系统方案设计 2
1.2 传感器方案设计 3
1.3 系统工作原理 5
2 硬件设计 6
2.1 主电路 6
2.1.1 单片机的选择 6
2.2 驱动电路 8
2.2.1 比较器的介绍 8
2.3放大电路 8
2.4最小系统 11
3 软件设计 13
3.1编程语言的选择 13
4 系统调试 16
4.1 系统硬件调试 16
4.2 系统软件调试 16
结 论 17
参考文献 18
附录1 总体原理图设计 20
附录2 源程序清单 21
致 谢 25