基于單片機(jī)的超聲波報(bào)警系統(tǒng)

何奕飛

【摘要】STC89C52是STC系列單片機(jī)里應(yīng)用比較廣泛的一款，在自動(dòng)化控制領(lǐng)域里享有很高的價(jià)值，以其易用性和多功能性受到了廣大電子設(shè)計(jì)愛(ài)好者的好評(píng)。本次設(shè)計(jì)的超聲波報(bào)警系統(tǒng)主要是利用STC89C52單片機(jī)、超聲波傳感器來(lái)完成測(cè)距報(bào)警系統(tǒng)的制作，以STC89C52為主控芯片，利用超聲波對(duì)距離的檢測(cè)，將與前方物體的距離探測(cè)出來(lái)，然后由STC89C52單片機(jī)處理運(yùn)算，并與預(yù)先設(shè)定的報(bào)警距離值進(jìn)行比較判斷，當(dāng)測(cè)得距離小于設(shè)定值時(shí)，STC89C52發(fā)出指令控制蜂鳴器報(bào)警。

【關(guān)鍵詞】超聲波傳感器;STC89C52

由于超聲測(cè)距是一種非接觸檢測(cè)技術(shù)，不受光線、被測(cè)對(duì)象顏色等的影響，較其它儀器更衛(wèi)生，同時(shí)也更耐潮濕、粉塵、高溫、腐蝕氣體等惡劣環(huán)境，具有少維護(hù)、不污染、高可靠、長(zhǎng)壽命等特點(diǎn)。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(cè)、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。利用超聲波檢測(cè)往往比較迅速、方便、計(jì)算簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制，并且在測(cè)量精度方面能達(dá)到工業(yè)實(shí)用的指標(biāo)要求，因此為了使移動(dòng)機(jī)器人能夠自動(dòng)躲避障礙物行走，就必須裝備測(cè)距系統(tǒng)，以使其及時(shí)獲取距障礙物的位置信息（距離以及方向）。所以超聲波測(cè)距在移動(dòng)機(jī)器人的研究上得到了廣泛的應(yīng)用。同時(shí)由于超聲波測(cè)距系統(tǒng)具有以上這些優(yōu)點(diǎn)，在汽車(chē)倒車(chē)?yán)走_(dá)的研制方面也得到了廣泛的應(yīng)用。

一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

此設(shè)計(jì)的核心模塊來(lái)說(shuō)，利用單片機(jī)作為中心單元，所以此系統(tǒng)也是單片機(jī)系統(tǒng)的一種應(yīng)用。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)也是由硬件和軟件組成。硬件包括單片機(jī)、輸入/輸出設(shè)備、以及外圍應(yīng)用電路等組成的系統(tǒng)，軟件是各種工作程序的總稱。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的研制過(guò)程包括總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)等幾個(gè)階段。本超聲波報(bào)警系統(tǒng)采用STC89C52單片機(jī)作為核心控制單元，當(dāng)測(cè)得的距離小于設(shè)定距離時(shí)，主控芯片將測(cè)得的數(shù)值與設(shè)定值進(jìn)行比較處理。然后控制蜂鳴器報(bào)警。

1、最小系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)中要用到如下器件：STC89C52、超聲波傳感器、按鍵、液晶顯示器、蜂鳴器等一些單片機(jī)外圍應(yīng)用電路。2、電源模塊。電源部分的設(shè)計(jì)采用3節(jié)5號(hào)干電池4.5V供電。3、超聲波測(cè)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(cè)功能，測(cè)距精度可達(dá)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(hào)輸入端，ECHO為回響信號(hào)輸出端。4、時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)。XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入端和輸出端。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。5、復(fù)位電路的設(shè)計(jì)。復(fù)位方法一般有上電自動(dòng)復(fù)位和外部按鍵手動(dòng)復(fù)位，單片機(jī)在時(shí)鐘電路工作以后， 在RST端持續(xù)給出2個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)就可以完成復(fù)位操作。例如使用晶振頻率為12MHz時(shí)，則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)不小于2us。本設(shè)計(jì)采用的是自動(dòng)復(fù)位電路。6、聲音報(bào)警電路的設(shè)計(jì)。用一個(gè)蜂鳴器、三極管和電阻接到單片機(jī)的P13引腳上，構(gòu)成聲音報(bào)警電路。7、操作按鍵的設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)的超聲波報(bào)警系統(tǒng)由四個(gè)按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)所需相關(guān)功能，分別為S1、S2、S3、S4。

以下為各按鍵功能：S1：系統(tǒng)手動(dòng)復(fù)位按鍵;S2：系統(tǒng)報(bào)警距離減小設(shè)置按鍵（每按一次減小0.01米）;S3：系統(tǒng)報(bào)警距離增大設(shè)置按鍵（每按一次增大0.01米）;S4：系統(tǒng)報(bào)警距離設(shè)置/確認(rèn)按鍵。

操作過(guò)程：按下電源開(kāi)關(guān)，系統(tǒng)啟動(dòng)。若需要將報(bào)警距離縮小，則先按下S4進(jìn)入系統(tǒng)報(bào)警距離設(shè)置狀態(tài)，再按下S2將距離調(diào)整至所需報(bào)警距離，最后再次按下S4確認(rèn)設(shè)置即可。若需要將報(bào)警距離增大，則先按下S4進(jìn)入系統(tǒng)報(bào)警距離設(shè)置狀態(tài)，再按下S3將距離調(diào)整至所需報(bào)警距離，最后再次按下S4確認(rèn)設(shè)置即可。

二、程序工作流程圖

三、結(jié)束語(yǔ)

本設(shè)計(jì)主要研究了基于單片機(jī)技術(shù)的超聲波報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)以STC89C52單片機(jī)為工作處理器核心，用超聲波傳感器來(lái)檢測(cè)物體距離。這是一種新穎的被動(dòng)式超聲波探測(cè)器件，它能夠快速、準(zhǔn)確地測(cè)量出與前方障礙物體之間的距離，并將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)輸出。該超聲波報(bào)警系統(tǒng)的最大特點(diǎn)就是用戶操作簡(jiǎn)單、易懂、靈活，可根據(jù)不同情況的不同需要對(duì)報(bào)警距離進(jìn)行設(shè)定，并且安裝方便、智能性高、誤報(bào)率低。隨著時(shí)代的發(fā)展，人們的安全意識(shí)也在不斷增強(qiáng)，在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的今天，相信這樣的超聲波報(bào)警系統(tǒng)必將在更廣闊的領(lǐng)域得到更深層次的應(yīng)用。