基于超声波测距的倒车报警系统。
计划通过超声波传感器测距，温度传感器校正误差，lcd1602显示结果，距离小于某一值时将蜂鸣报警。
总体设计思路
HC-SR04超声波传感器模块为核心装置，发射、接受超声波，产生使单片机开始计数和停止计数的信号，从而计算超声波往返的时间。
利用温度传感器DS18B20测量温度并修正当前的声速。
LCD1602液晶模块为显示装置，单片机计算完成后输送信息到LCD1602，显示测量距离和当前环境的温度。
当单片机判断距离小于某值时控制蜂鸣器电路产生报警信号。
超声波测距的原理介绍
超声波测距的原理采用回波探测法。
超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在介质中传播，
途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。
超声波在空气中0℃时的传播速度为C0=332m/s，又已知超声波速度C0与温度T(℃)的关系为
C=C0+0.607×T
计算发射点距障碍物的距离的公式为
S=C*TIME/2。
超声波传感器(HC-SR04)介绍
该超声波收发模块可产生40kHz的方波，经放大电路驱动后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后由超声波接收探头接收。
当没有发送超声波时ECHO引脚输出低电平。从开始发送超声波到街道回波这一段时间内ECHO引脚均为高电平，
可以此控制计数器的启动与停止。在ECHO引脚上产生方波脉冲的脉冲宽度与被测距离成线性关系。
使用HC-SR04超声波收发模块进行距离测量测量时，单片机只需要输出触发信号，并监视回响引脚，
通过定时器计算回响信号宽度，并换算成距离即可。此超声波模块所需单片机的引脚少，便于控制。
报警距离调整功能设计
P3.2和P3.3引脚检测到低电平时产生外部中断0,1,
由软件代码调整内部alarm_distance变量，
P3.2脚按键按下每次增加5cm
P3.3脚按键按下每次减少5cm
程序设计
主程序
温度数据处理子函数
距离计算子函数
LCD驱动程序
#include"lcd.h"
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : Lcd1602_Delay1ms
* 函数功能 : 延时函数，延时1ms
* 输 入 : c
* 输 出 : 无
* 说 名 : 该函数是在12MHZ晶振下，12分频单片机的延时
*******************************************************************************/
void Lcd1602_Delay1ms(uint c) //误差 0us
{
uchar a,b;
for (; c>0; c--)
{
for (b=199;b>0;b--)
{
for(a=1;a>0;a--);
}
}
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : LcdWriteCom
* 函数功能 : 向LCD写入一个字节的命令
* 输 入 : com
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
#ifndef LCD1602_4PINS //当没有定义这个LCD1602_4PINS时
void LcdWriteCom(uchar com) //写入命令
{
LCD1602_E = 0; //使能
LCD1602_RS = 0; //选择发送命令
LCD1602_RW = 0; //选择写入
LCD1602_DATAPINS = com; //放入命令
Lcd1602_Delay1ms(1); //等待数据稳定
LCD1602_E = 1; //写入时序
Lcd1602_Delay1ms(5); //保持时间
LCD1602_E = 0;
}
#else
void LcdWriteCom(uchar com) //写入命令
{
LCD1602_E = 0; //使能清零
LCD1602_RS = 0; //选择写入命令
LCD1602_RW = 0; //选择写入
LCD1602_DATAPINS = com; //由于4位的接线是接到P0口的高四位，所以传送高四位不用改
Lcd1602_Delay1ms(1);
LCD1602_E = 1; //写入时序
Lcd1602_Delay1ms(5);
LCD1602_E = 0;
// Lcd1602_Delay1ms(1);
LCD1602_DATAPINS = com << 4; //发送低四位
Lcd1602_Delay1ms(1);
LCD1602_E = 1; //写入时序
Lcd1602_Delay1ms(5);
LCD1602_E = 0;
}
#endif
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : LcdWriteData
* 函数功能 : 向LCD写入一个字节的数据
* 输 入 : dat
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
#ifndef LCD1602_4PINS
void LcdWriteData(uchar dat) //写入数据
{
LCD1602_E = 0; //使能清零
LCD1602_RS = 1; //选择输入数据
LCD1602_RW = 0; //选择写入
LCD1602_DATAPINS = dat; //写入数据
Lcd1602_Delay1ms(1);
LCD1602_E = 1; //写入时序
Lcd1602_Delay1ms(5); //保持时间
LCD1602_E = 0;
}
#else
void LcdWriteData(uchar dat) //写入数据
{
LCD1602_E = 0; //使能清零
LCD1602_RS = 1; //选择写入数据
LCD1602_RW = 0; //选择写入
LCD1602_DATAPINS = dat; //由于4位的接线是接到P0口的高四位，所以传送高四位不用改
Lcd1602_Delay1ms(1);
LCD1602_E = 1; //写入时序
Lcd1602_Delay1ms(5);
LCD1602_E = 0;
LCD1602_DATAPINS = dat << 4; //写入低四位
Lcd1602_Delay1ms(1);
LCD1602_E = 1; //写入时序
Lcd1602_Delay1ms(5);
LCD1602_E = 0;
}
#endif
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : LcdInit()
* 函数功能 : 初始化LCD屏
* 输 入 : 无
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
#ifndef LCD1602_4PINS
void LcdInit() //LCD初始化子程序
{
LcdWriteCom(0x38); //开显示
LcdWriteCom(0x0c); //开显示不显示光标
LcdWriteCom(0x06); //写一个指针加1
LcdWriteCom(0x01); //清屏
LcdWriteCom(0x80); //设置数据指针起点
}
#else
void LcdInit() //LCD初始化子程序
{
LcdWriteCom(0x32); //将8位总线转为4位总线
LcdWriteCom(0x28); //在四位线下的初始化
LcdWriteCom(0x0c); //开显示不显示光标
LcdWriteCom(0x06); //写一个指针加1
LcdWriteCom(0x01); //清屏
LcdWriteCom(0x80); //设置数据指针起点
}
#endif
DS18B20温度传感器驱动程序
#include"temp.h"
/*******************************************************************************
* 函数名 : Delay1ms
* 函数功能 : 延时函数
* 输入 : 无
* 输出 : 无
*******************************************************************************/
void Delay1ms(unsigned int y)
{
unsigned int x;
for(y;y>0;y--)
for(x=110;x>0;x--);
}
/*******************************************************************************
* 函数名 : Ds18b20Init
* 函数功能 : 初始化
* 输入 : 无
* 输出 : 初始化成功返回1，失败返回0
*******************************************************************************/
unsigned char Ds18b20Init()
{
unsigned int i;
DSPORT=0; //将总线拉低480us~960us
i=70;
while(i--);//延时642us
DSPORT=1; //然后拉高总线，如果DS18B20做出反应会将在15us~60us后总线拉低
i=0;
while(DSPORT) //等待DS18B20拉低总线
{
i++;
if(i>5000)//等待>5MS
return 0;//初始化失败
}
return 1;//初始化成功
}
/*******************************************************************************
* 函数名 : Ds18b20WriteByte
* 函数功能 : 向18B20写入一个字节
* 输入 : com
* 输出 : 无
*******************************************************************************/
void Ds18b20WriteByte(unsigned char dat)
{
unsigned int i,j;
for(j=0;j<8;j++)
{
DSPORT=0; //每写入一位数据之前先把总线拉低1us
i++;
DSPORT=dat&0x01; //然后写入一个数据，从最低位开始
i=6;
while(i--); //延时68us，持续时间最少60us
DSPORT=1; //然后释放总线，至少1us给总线恢复时间才能接着写入第二个数值
dat>>=1;
}
}
/*******************************************************************************
* 函数名 : Ds18b20ReadByte
* 函数功能 : 读取一个字节
* 输入 : com
* 输出 : 无
*******************************************************************************/
unsigned char Ds18b20ReadByte()
{
unsigned char byte,bi;
unsigned int i,j;
for(j=8;j>0;j--)
{
DSPORT=0;//先将总线拉低1us
i++;
DSPORT=1;//然后释放总线
i++;
i++;//延时6us等待数据稳定
bi=DSPORT; //读取数据，从最低位开始读取
/*将byte左移一位，然后与上右移7位后的bi，注意移动之后移掉那位补0。*/
byte=(byte>>1)|(bi<<7);
i=4; //读取完之后等待48us再接着读取下一个数
while(i--);
}
return byte;
}
/*******************************************************************************
* 函数名 : Ds18b20ChangTemp
* 函数功能 : 让18b20开始转换温度
* 输入 : com
* 输出 : 无
*******************************************************************************/
void Ds18b20ChangTemp()
{
Ds18b20Init();
Delay1ms(1);
Ds18b20WriteByte(0xcc); //跳过ROM操作命令
Ds18b20WriteByte(0x44); //温度转换命令
// Delay1ms(100); //等待转换成功，而如果你是一直刷着的话，就不用这个延时了
}
/*******************************************************************************
* 函数名 : Ds18b20ReadTempCom
* 函数功能 : 发送读取温度命令
* 输入 : com
* 输出 : 无
*******************************************************************************/
void Ds18b20ReadTempCom()
{
Ds18b20Init();
Delay1ms(1);
Ds18b20WriteByte(0xcc); //跳过ROM操作命令
Ds18b20WriteByte(0xbe); //发送读取温度命令
}
/*******************************************************************************
* 函数名 : Ds18b20ReadTemp
* 函数功能 : 读取温度
* 输入 : com
* 输出 : 无
*******************************************************************************/
int Ds18b20ReadTemp()
{
int temp=0;
unsigned char tmh,tml;
Ds18b20ChangTemp(); //先写入转换命令
Ds18b20ReadTempCom(); //然后等待转换完后发送读取温度命令
tml=Ds18b20ReadByte(); //读取温度值共16位，先读低字节
tmh=Ds18b20ReadByte(); //再读高字节
temp=tmh;
temp<<=8;
temp|=tml;
return temp;
}
PROTEUS仿真
原理图
实物
(还有一张图片大了上传不成功)
总结
1.发现返回的温度值不正常，导致显示的温度值（ascII码显示）不是数值而是乱码，经过检查发现获取温度的函数中温度值比实际值大10倍，修正后问题解决。
2.通过温度校正超声波的速度时，计算出的距离总是比实际距离小，检查发现存在精度损失，原因为速度在函数中定义时为unsigned int型，不符合实际情况，修改为float型后问题解决。
3.给蜂鸣器管脚输出高电平后，蜂鸣器不响，
经查阅资料发现，开发板上的蜂鸣器为无源蜂鸣器，
需要一定周期的脉冲序列方可响，而不是单一的高电平。
4.发现计算的距离随着时间不断递增，直至超出量程，经过检查发现，在每次计算时间后，只有计数器低位被置零，高位没有置零，修改后问题解决。
最后附上项目文件地址:
https://github.com/RSMung/UltrasonicDistanceMeasurementSystem
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