基于单片机的超声波报警系统

何奕飞

【摘要】STC89C52是STC系列单片机里应用比较广泛的一款，在自动化控制领域里享有很高的价值，以其易用性和多功能性受到了广大电子设计爱好者的好评。本次设计的超声波报警系统主要是利用STC89C52单片机、超声波传感器来完成测距报警系统的制作，以STC89C52为主控芯片，利用超声波对距离的检测，将与前方物体的距离探测出来，然后由STC89C52单片机处理运算，并与预先设定的报警距离值进行比较判断，当测得距离小于设定值时，STC89C52发出指令控制蜂鸣器报警。

【关键词】超声波传感器;STC89C52

由于超声测距是一种非接触检测技术，不受光线、被测对象颜色等的影响，较其它仪器更卫生，同时也更耐潮湿、粉尘、高温、腐蚀气体等恶劣环境，具有少维护、不污染、高可靠、长寿命等特点。因此可广泛应用于纸业、矿业、电厂、化工业、水处理厂、污水处理厂、农业用水、环保检测、食品（酒业、饮料业、添加剂、食用油、奶制品）、防汛、水文、明渠、空间定位、公路限高等行业中。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于实现实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的指标要求，因此为了使移动机器人能够自动躲避障碍物行走，就必须装备测距系统，以使其及时获取距障碍物的位置信息（距离以及方向）。所以超声波测距在移动机器人的研究上得到了广泛的应用。同时由于超声波测距系统具有以上这些优点，在汽车倒车雷达的研制方面也得到了广泛的应用。

一、系统设计

此设计的核心模块来说，利用单片机作为中心单元，所以此系统也是单片机系统的一种应用。单片机应用系统也是由硬件和软件组成。硬件包括单片机、输入/输出设备、以及外围应用电路等组成的系统，软件是各种工作程序的总称。单片机应用系统的研制过程包括总体设计、硬件设计、软件设计等几个阶段。本超声波报警系统采用STC89C52单片机作为核心控制单元，当测得的距离小于设定距离时，主控芯片将测得的数值与设定值进行比较处理。然后控制蜂鸣器报警。

1、最小系统。本设计中要用到如下器件：STC89C52、超声波传感器、按键、液晶显示器、蜂鸣器等一些单片机外围应用电路。2、电源模块。电源部分的设计采用3节5号干电池4.5V供电。3、超声波测试模块。超声波模块采用现成的HC-SR04超声波模块，该模块可提供 2cm～400cm 的非接触式距离感测功能，测距精度可达高到 3mm。模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。其中VCC为电源端，GND为接地端，TRIG为触发控制信号输入端，ECHO为回响信号输出端。4、时钟电路的设计。XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入端和输出端。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。5、復位电路的设计。复位方法一般有上电自动复位和外部按键手动复位，单片机在时钟电路工作以后， 在RST端持续给出2个机器周期的高电平时就可以完成复位操作。例如使用晶振频率为12MHz时，则复位信号持续时间应不小于2us。本设计采用的是自动复位电路。6、声音报警电路的设计。用一个蜂鸣器、三极管和电阻接到单片机的P13引脚上，构成声音报警电路。7、操作按键的设计。本次设计的基于单片机的超声波报警系统由四个按键来实现所需相关功能，分别为S1、S2、S3、S4。

以下为各按键功能：S1：系统手动复位按键;S2：系统报警距离减小设置按键（每按一次减小0.01米）;S3：系统报警距离增大设置按键（每按一次增大0.01米）;S4：系统报警距离设置/确认按键。

操作过程：按下电源开关，系统启动。若需要将报警距离缩小，则先按下S4进入系统报警距离设置状态，再按下S2将距离调整至所需报警距离，最后再次按下S4确认设置即可。若需要将报警距离增大，则先按下S4进入系统报警距离设置状态，再按下S3将距离调整至所需报警距离，最后再次按下S4确认设置即可。

二、程序工作流程图

三、结束语

本设计主要研究了基于单片机技术的超声波报警系统。该系统以STC89C52单片机为工作处理器核心，用超声波传感器来检测物体距离。这是一种新颖的被动式超声波探测器件，它能够快速、准确地测量出与前方障碍物体之间的距离，并将其转化为相应的电信号输出。该超声波报警系统的最大特点就是用户操作简单、易懂、灵活，可根据不同情况的不同需要对报警距离进行设定，并且安装方便、智能性高、误报率低。随着时代的发展，人们的安全意识也在不断增强，在科学技术快速发展的今天，相信这样的超声波报警系统必将在更广阔的领域得到更深层次的应用。