(3)自行构建基于单片机的最小系统，完成相关硬件电路的设计实现；

(4)理解超声波测距的原理和掌握实现方法。

2。1。1 系统设计思路

整个系统以STC89C52单片机为核心器件，配合电阻电容晶振等器件，构成单片机的最小系统。其它个模块围绕着单片机最小系统展开。其中包括，HC-SR04超声波检测模块，作为距离传感器，进行测量的距离；温度采集模块，检测当前环境的温度值，并对超声波的传输速度进行温度补偿；显示模块，采用1602液晶作为显示模块，负责显示测量到的距离值和温度值；按键模块，主要是进行报警值的设置；蜂鸣器和LED的报警电路，当测量值小于报警值的，进行声光报警；最后一个是电源模块，采用5V的USB供电，本系统如需移动测量时，可采用移动电源进行供电。

2。1。2 系统框图

系统框图如图2-1所示

图2-1 系统框图

2。1。3 超声波测距的原理来自优I尔Y论S文C网WWw.YoueRw.com 加QQ7520~18766

超声波距离测量最常用的方法是回波检测方法，超声波发射器往一方向发出超声波，计数器在传输时开始计数。当超声波在空气中传播，一遇到障碍物就立即反射。 超声波接收器一接收到反射的超声波，立即停止计时[12]。超声波测距原理图如图2-2所示。

图2-2 超声波测距原理图

超声波在空气中传播的速度约为340m/s，利用计时器记录的时间t，就可以计算出发射点到障碍物之间的距离S，即：

由于超声波也是一种声波，在空气中的传播，其速度V与温度有一定关系。因此，如果超声波传播的介质温度变化不大，就可近似认为其在传播的过程中的速度是不变的。而了提高测距精度，就要采用温度补偿法对测量结果加以校正。在确定声速后，只需要测得超声波从发出到返回缩花费的时间，就可以求得距离，这就是超声波测距仪的基本原理。

要想通过测量超声波传播时间确定距离，声速C必须恒定，实际上声速会随着传播介质、环境温度、大气压力等变化而变化。在通常情况下，由于大气压力基本不变，因此传播速度的影响因素主要考虑温度的影响。实际环境中的声速，可根据声速与温度的关系公式计算：

其中C代表超声波在空气中的速度，T代表当前的空气温度值[13]。

2。2 方案选择

2。2。1 控制芯片的选择

方案一：采用DSP作为系统控制器。DSP是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。DSP具有对元件值的容限不敏感，受温度、环境等外部因素影响小，容易实现集成，可分时复用，共享处理器，方便调整处理器的系数实现自适应，可以用在频率相对较低的信号等优点。但DSP硬件电路比较复杂，且价格昂贵。

方案二：采用单片机作为系统控制器。单片机具有可靠性强、性价比搞、电压低、功耗低等优点得到迅猛发展和大范围推广，单片机算术运算功能强，软件编程灵活，自由度大，可用软件编程实现各种逻辑功能，本身带有定时器、计数器，可以用来定时和计数，并且其功耗低，体积小，计数成熟和成本低等优点[2]。

基于以上分析，拟定方案二，用STC89C52单片机作为控制器。

2。2。2 显示模块的选择

方案一：采用1602字符型液晶显示，LCD1602是一款专门来显示数字，文字，符号等的点阵式LCD。LCD1602由16*2个点组成，分背光与不背光两种，模块内部的控制器一共有11条指令，常常用在计算器，各种仪器表头上作为单片机的输出元件。它不仅品质高，而且容易控制。

方案二：采用LED七段数码管显示，LED数码管的基本单位是发光二极管，是一类半导体发光元件。数码管分为共阴和共阳两种。共阳的数码管是将公共端接5V，当某一段二极管的阴极被接在负极上时，则该段被点亮，而共阴极数码管则是相反的。其优点是成本低，容易操作，但不能显示字符。