基于單片機的超聲波報警系統

何奕飛

【摘要】STC89C52是STC系列單片機里應用比較廣泛的一款，在自動化控制領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計愛好者的好評。本次設計的超聲波報警系統主要是利用STC89C52單片機、超聲波傳感器來完成測距報警系統的制作，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，并與預先設定的報警距離值進行比較判斷，當測得距離小于設定值時，STC89C52發出指令控制蜂鳴器報警。

【關鍵詞】超聲波傳感器;STC89C52

由于超聲測距是一種非接觸檢測技術，不受光線、被測對象顏色等的影響，較其它儀器更衛生，同時也更耐潮濕、粉塵、高溫、腐蝕氣體等惡劣環境，具有少維護、不污染、高可靠、長壽命等特點。因此可廣泛應用于紙業、礦業、電廠、化工業、水處理廠、污水處理廠、農業用水、環保檢測、食品（酒業、飲料業、添加劑、食用油、奶制品）、防汛、水文、明渠、空間定位、公路限高等行業中。利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡單、易于實現實時控制，并且在測量精度方面能達到工業實用的指標要求，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，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用。同時由于超聲波測距系統具有以上這些優點，在汽車倒車雷達的研制方面也得到了廣泛的應用。

一、系統設計

此設計的核心模塊來說，利用單片機作為中心單元，所以此系統也是單片機系統的一種應用。單片機應用系統也是由硬件和軟件組成。硬件包括單片機、輸入/輸出設備、以及外圍應用電路等組成的系統，軟件是各種工作程序的總稱。單片機應用系統的研制過程包括總體設計、硬件設計、軟件設計等幾個階段。本超聲波報警系統采用STC89C52單片機作為核心控制單元，當測得的距離小于設定距離時，主控芯片將測得的數值與設定值進行比較處理。然后控制蜂鳴器報警。

1、最小系統。本設計中要用到如下器件：STC89C52、超聲波傳感器、按鍵、液晶顯示器、蜂鳴器等一些單片機外圍應用電路。2、電源模塊。電源部分的設計采用3節5號干電池4.5V供電。3、超聲波測試模塊。超聲波模塊采用現成的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為觸發控制信號輸入端，ECHO為回響信號輸出端。4、時鐘電路的設計。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振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。5、復位電路的設計。復位方法一般有上電自動復位和外部按鍵手動復位，單片機在時鐘電路工作以后， 在RST端持續給出2個機器周期的高電平時就可以完成復位操作。例如使用晶振頻率為12MHz時，則復位信號持續時間應不小于2us。本設計采用的是自動復位電路。6、聲音報警電路的設計。用一個蜂鳴器、三極管和電阻接到單片機的P13引腳上，構成聲音報警電路。7、操作按鍵的設計。本次設計的基于單片機的超聲波報警系統由四個按鍵來實現所需相關功能，分別為S1、S2、S3、S4。

以下為各按鍵功能：S1：系統手動復位按鍵;S2：系統報警距離減小設置按鍵（每按一次減小0.01米）;S3：系統報警距離增大設置按鍵（每按一次增大0.01米）;S4：系統報警距離設置/確認按鍵。

操作過程：按下電源開關，系統啟動。若需要將報警距離縮小，則先按下S4進入系統報警距離設置狀態，再按下S2將距離調整至所需報警距離，最后再次按下S4確認設置即可。若需要將報警距離增大，則先按下S4進入系統報警距離設置狀態，再按下S3將距離調整至所需報警距離，最后再次按下S4確認設置即可。

二、程序工作流程圖

三、結束語

本設計主要研究了基于單片機技術的超聲波報警系統。該系統以STC89C52單片機為工作處理器核心，用超聲波傳感器來檢測物體距離。這是一種新穎的被動式超聲波探測器件，它能夠快速、準確地測量出與前方障礙物體之間的距離，并將其轉化為相應的電信號輸出。該超聲波報警系統的最大特點就是用戶操作簡單、易懂、靈活，可根據不同情況的不同需要對報警距離進行設定，并且安裝方便、智能性高、誤報率低。隨著時代的發展，人們的安全意識也在不斷增強，在科學技術快速發展的今天，相信這樣的超聲波報警系統必將在更廣闊的領域得到更深層次的應用。