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编号：
CP-51-2021-006
设计简介：
本设计是基于蓝牙的超声波无线测距的设计，主要实现以下功能：
① 实现通过DS18B20测量当前温度值
② 实现通过温差补偿法公式修改超声波在当前空气中的传播速度
③ 实现通过超声波传感器测量距离值。
④ 实现主从机设置，主机显示距离值以及温度，从机测量温度和距离。
标签：51单片机，超声波测距，温度传感器，蓝牙模块
控制部分概述
控制部分主要由两台单片机（分别位于主机和从机）及各自的程序逻辑构成。从机单片机负责协调超声波模块、DS18B20模块和蓝牙模块的工作，具体包括：
- 数据采集：通过超声波模块测量距离值，通过DS18B20模块测量温度值（虽然温度值在描述中未直接用于控制逻辑，但仍是数据采集的一部分）。
- 数据处理与发送：单片机接收并处理这些数据，然后通过串口通信发送给蓝牙模块。
主机单片机则负责：
- 数据接收：通过蓝牙模块接收从机发送的数据。
- 数据处理与判断：解析接收到的数据，提取距离值，并根据预设的逻辑判断距离范围。
- 控制输出：根据判断结果，控制LED灯（红灯、黄灯、绿灯）的亮灭以及蜂鸣器的报警状态（包括是否报警和报警频率）。
输入部分概述
输入部分主要包括从机上的传感器模块：
- 超声波模块：作为距离测量的输入，提供实时的距离值。
- DS18B20模块：作为温度测量的输入，提供实时的温度值（虽然在本设计中未直接用于控制逻辑，但仍是输入的一部分）。
输出部分概述
输出部分主要分布在主机上，包括：
- LCD12864显示模块：用于显示从机发送的距离值和温度值（虽然温度值在控制逻辑中未直接使用，但仍是显示内容的一部分）。
- LED灯：
- 红灯：当距离值小于100cm时亮起，表示距离过近。
- 黄灯：当距离值在100cm到200cm之间时亮起，表示距离适中但偏近。
- 绿灯：当距离值大于等于200cm时亮起，表示距离安全。
- 蜂鸣器：
- 快速报警：当红灯亮起时，蜂鸣器以快速频率报警。
- 慢速报警：当黄灯亮起时，蜂鸣器以慢速频率报警。
- 不报警：当绿灯亮起时，蜂鸣器不发出声音。
综上所述，本设计通过从机采集数据并发送给主机，主机根据接收到的数据进行处理和判断，最终通过不同的输出设备（LCD显示屏、LED灯、蜂鸣器）提供视觉和听觉的反馈。
第五章 仿真调试
5.1 仿真总体设计
图5-1 仿真总体设计
5.2 测距仿真测试
如图5-2所示，显示当前的温度、距离，当距离小于1m时，红色指示灯亮，屏幕显示危险距离。通过超声波测距模块中的“+”键和“-”键可模拟距离值的变化，如图5-3所示，当距离处于1-2m之间，黄灯亮，显示保持距离。如图5-4所示，当距离大于2m时，绿灯亮，显示安全距离。
图5-2 危险距离仿真测试图
图5-3 保持距离仿真测试图
图5-4 安全距离仿真测试图
第六章 实物调试
6.1 实物总体设计
首先要做的是电路焊接，分为十八个模块，分别是两个电源模块、显示模块、两个单片机模块、两个复位电路模块、两个晶振电路模块、下载模块、超声波测距模块、两个蓝牙模块、温度检测模块、红黄蓝三个LED灯和蜂鸣器。下图6-1为焊接完整实物图：
图6-1 完整焊接实物图
6.2 测距实物测试
如图6-2所示，显示当前的温度、距离，当距离小于1m时，红色指示灯亮，屏幕显示危险距离，蜂鸣器急促报警。如图6-3所示，当距离处于1-2m之间，黄灯亮，显示保持距离，蜂鸣器缓慢报警。如图6-4所示，当距离大于2m时，绿灯亮，显示安全距离。
图6-2 危险距离物测试图
图6-3 保持距离实物测试图
图6-4 安全距离实物测试图
设计摘要：
随着社会经济发展的趋势，运输业日益繁荣，汽车车辆总数猛增。交通拥堵越来越严重，交通事故屡屡发生，造成不可避免的人身安全，人员伤亡和财产损失，本课题的研究基于51单片机的超声波传感器系统软件的设计方案，主要是利用超声波在空气中传播，当遇到障碍物声波发射。超声信号接收器接收并计算其自发射发送到接受往返时间，然后测得距离。系统软件由超声波模块，蓝牙模块，STC89C52单片机，LCD显示控制模块和温度传感器组成。根据单片机设计的综合解决，电路和程序模块的功能的实现。本设计方案充分利用了单片机设计的特点，可以实现实时处理，具有一定的应用和实用价值。由于超声波传感器是一种非接触式且非破坏性的测试技术，不会受到光源，被测目标的颜色等的伤害，并且比其他仪器和设备更环保。更能抵抗极端自然环境，例如潮湿和寒冷，烟雾，高温，腐蚀蒸汽，维护成本低，无环境污染，可靠性强，寿命长等特点。因此，超声波测试的使用通常是快速，方便，易于测量，易于完成的实时处理，并且可以在测量精度水平上实现用于工业生产的易于使用的指标值，以便更好地实现搬运机器人自动避开障碍物并四处走动，必须配备激光测距系统软件，以便可以立即获取障碍物的位置信息（距离和方向）。这样，超声波传感器在搬运机器人的科学研究中具有长期的实际意义。此外，基于超声波传感器系统软件的诸多优点，它还被广泛用于车辆前向和转向防滑激光测距的研究和开发中。
关键词：单片机；超声波；测距 ；LCD
字数：9000+
内容预览：
第一章 绪言
1.1 选题背景与研究意义
1.2 国内外研究现状
1.3 研究的主要内容与章节结构
第二章 超声波测距系统的原理和设计方案
2.1 超声波发生器及测距原理
2.1.1 超声波发生器
2.1.2 压电式超声波发生器原理
2.1.3 超声波测距原理
2.2 方案的设计
2.3 超声波测距误差的分析
2.3.1 时间误差
2.3.2 超声波传播速度误差
2.3.3 实验数据分析
第三章 系统硬件设计
3.1 系统控制及外围模块简介
3.1.1 最小系统原理
3.1.2 DS18B20温度传感器
3.2 超声波模块电路
3.2.1模块特点
3.2.2 超声波模块基本工作原理
3.3 LCD12864显示电路
3.4 蓝牙模块电路
第四章 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主机主程序流程设计
4.3 主机处理函数流程设计
4.4 从机主程序流程设计
第五章 仿真调试
5.1 仿真总体设计
5.2 测距仿真测试
第六章 实物调试
6.1 实物总体设计
6.2 测距实物测试
总结
参考文献
致 谢
