基于單片機的超聲波報警系統(tǒng)設(shè)計

曾勇

【摘 要】STC89C52是STC系列單片機里應(yīng)用比較廣泛的一款，在自動化控制領(lǐng)域里享有很高的價值，以其易用性和多功能性受到了廣大電子設(shè)計愛好者的好評。本次設(shè)計的超聲波報警系統(tǒng)主要是圍繞STC89C52單片機、超聲波傳感器來完成測距報警系統(tǒng)的制作，以STC89C52為主控芯片，利用超聲波對距離的檢測，將與前方物體的距離探測出來，然后由STC89C52單片機處理運算，并與預(yù)先設(shè)定的報警距離值進行比較判斷，當(dāng)測得距離小于設(shè)定值時，STC89C52發(fā)出指令控制蜂鳴器報警。

【關(guān)鍵詞】超聲波傳感器；STC89C5

由于超聲測距是一種非接觸檢測技術(shù)，不受光線、被測對象顏色等的影響，較其它儀器更衛(wèi)生，同時也更耐潮濕、粉塵、高溫、腐蝕氣體等惡劣環(huán)境，具有少維護、不污染、高可靠、長壽命等特點。因此可廣泛應(yīng)用于紙業(yè)、礦業(yè)、電廠、化工業(yè)、水處理廠、污水處理廠、農(nóng)業(yè)用水、環(huán)保檢測、食品（酒業(yè)、飲料業(yè)、添加劑、食用油、奶制品）、防汛、水文、明渠、空間定位、公路限高等行業(yè)中?？稍诓煌h(huán)境中進行距離準(zhǔn)確度在線標(biāo)定，可直接用于水、酒、糖、飲料等液位控制，可進行差值設(shè)定，直接顯示各種液位罐的液位、料位高度。因此，超聲測距在特殊環(huán)境下有較廣泛的應(yīng)用。利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡單、易于實現(xiàn)實時控制，并且在測量精度方面能達到工業(yè)實用的指標(biāo)要求，因此為了使移動機器人能夠自動躲避障礙物行走，就必須裝備測距系統(tǒng)，以使其及時獲取距障礙物的位置信息（距離以及方向）。所以，超聲波測距在移動機器人的研究上得到了廣泛的應(yīng)用。同時由于超聲波測距系統(tǒng)具有以上的這些優(yōu)點，在汽車倒車?yán)走_的研制方面也得到了廣泛的應(yīng)用。

1 設(shè)計方案

本超聲波報警系統(tǒng)采用STC89C52單片機作為核心控制單元。硬件電路結(jié)構(gòu)由單片機最小系統(tǒng)、超聲波傳感器、蜂鳴器、1602液晶顯示器等組成。軟件劃分為主程序和數(shù)據(jù)采集、按鍵控制、液晶顯示、報警等子程序。正常情況下，將測量的距離在1602顯示器顯示出來。當(dāng)測得的距離小于設(shè)定距離時，主控芯片將測得的數(shù)值與設(shè)定值進行比較處理，然后控制蜂鳴器報警。

2 系統(tǒng)硬件電路圖

硬件電路設(shè)計如圖1所示，由STC89C52、超聲波傳感器、按鍵、液晶顯示器、蜂鳴器等一些電路組成。其中D1為電源指示燈。電路中用到4個按鍵：一個是設(shè)定鍵S4、一個加鍵S3、一個減鍵S2以及一個復(fù)位鍵S1。

圖1 硬件電路圖

2.1 超聲波測試模塊

超聲波模塊采用現(xiàn)成的HC-SR04超聲波模塊，該模塊可提供2cm～400cm的非接觸式距離感測功能，測距精度可達高到3mm。模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路。其中，VCC為電源端，GND為接地端，TRIG為觸發(fā)控制信號輸入端，ECHO為回響信號輸出端。超聲波模塊實物如圖2所示。

圖2 超聲波模塊實物圖

超聲波探測模塊HC-SR04的基本工作原理：IO口觸發(fā)，給TRIG口至少10us的高電平，啟動測量；模塊自動發(fā)送8個40KHz的方波，自動檢測是否有信號返回；有信號返回，通過IO口ECHO輸出一個高電平，高電平持續(xù)的時間就是超聲波從發(fā)射到返回的時間，測試距離=（高電平時間*340）/2，單位為m。程序中測試功能主要由兩個函數(shù)完成。

2.2 顯示模塊

本次設(shè)計中的顯示模塊采用LCD1602液晶顯示，其接口電路如圖3所示。

圖3 LCD1602顯示電路 圖4 聲音報警電路圖

2.3 聲音報警電路

如圖4所示，用一個蜂鳴器、三極管和電阻接到單片機的P13引腳上，構(gòu)成聲音報警電路。

2.4 按鍵電路

本次設(shè)計的基于單片機的超聲波報警系統(tǒng)由四個按鍵來實現(xiàn)所需相關(guān)功能，分別為S1系統(tǒng)手動復(fù)位按鍵、S2系統(tǒng)報警距離減小設(shè)置按鍵（每按一次減小0.01m）、S3系統(tǒng)報警距離增大設(shè)置按鍵（每按一次增大0.01m）、S4系統(tǒng)報警距離設(shè)置/確認(rèn)按鍵。

3 系統(tǒng)軟件

軟件分為主程序和數(shù)據(jù)采集、按鍵控制、液晶顯示、報警等子程序。

4 工作過程

按下電源開關(guān)，系統(tǒng)啟動，將測量的距離在1602顯示器顯示出來。

若需要將報警距離縮小，則先按下S4進入系統(tǒng)報警距離設(shè)置狀態(tài)，再按下S2將距離調(diào)整至所需報警距離，最后，再次按下S4確認(rèn)設(shè)置即可。

若需要將報警距離增大，則先按下S4進入系統(tǒng)報警距離設(shè)置狀態(tài)，再按下S3將距離調(diào)整至所需報警距離，最后，再次按下S4確認(rèn)設(shè)置即可。

【參考文獻】

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[責(zé)任編輯：王楠]