超声波测距报警器.docx

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超声波测距报警器

超声波测距报警器

功能介绍：

本设计可用于测距，并附带报警功能，利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，测量围为0.02m~5.5m，可应用于汽车倒车报警雷达。

工作原理：

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，超声波在空气中传播，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。

超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离（s），即：

s=340t/2

超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。

总体系统分析：

本系统采用单片机STC89C52+最小系统+数码管显示模块+数码管驱动模块+HC-SR04超声波传感器+蜂鸣器模块+按键模块。

（1）本设计采用数码管显示测量的距离，74HC573和三极管驱动数码管，使显示更亮。

（2）HC-SR04超声波模块测距，测量围为0.02m~5.5m。

（3）本设计附带报警装着，报警距离可以采用按键设定

（4）按键说明：

三个按键从左往右依次为+键，-键，设置键。

（5）本设计采用usb接口供电

硬件设计

HC-SR04超声波测距模块可提供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。

基本工作原理：

（1）采用IO口TRIG触发测距，给最少10us的高电平信呈。

（2）模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回；

（3）有信号返回，通过IO口ECHO输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。

测试距离=（高电平时间*声速（340M/S））/2

超声波时序图：

以上时序图表明只需要提供一个10uS以上脉冲触发信号，该模块部将发出8个40kHz周期电平并检测回波。

一旦检测到有回波信号则输出回响信号。

回响信号的脉冲宽度与所测的距离成正比。

由此通过发射信号到收到的回响信号时间间隔可以计算得到距离。

公式：

uS/58=厘米或者uS/148=英寸；或是：

距离=高电平时间*声速（340M/S）/2；建议测量周期为60ms以上，以防止发射

如右图接线，VCC供5V电源，GND为地线，TRIG触发控制信号输入，ECHO回响信号输出等四个接口端。

软件分析

电路图如图所示

单片机程序代码：

#include//器件配置文件

#include

//传感器接口

sbitRX=P3^2;

sbitTX=P3^3;

//按键声明

sbitS1=P1^4;

sbitS2=P1^5;

sbitS3=P1^6;

//蜂鸣器

sbitFeng=P2^0;

//变量声明

unsignedinttime=0;

unsignedinttimer=0;

unsignedcharposit=0;

unsignedlongS=0;

unsignedlongBJS=50;//报警距离80CM

//模式0正常模式1调整

charMode=0;

bitflag=0;

unsignedcharconstdiscode[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x40,0xff/*-*/};//数码管显示码0123456789-和不显示

unsignedcharconstpositon[4]={0xfd,0xfb,0xf7,0xfe};//位选

unsignedchardisbuff[4]={0,0,0,0};//数组用于存放距离信息

unsignedchardisbuff_BJ[4]={0,0,0,0};//报警信息

//延时100ms（不精确）

voiddelay（void）

{

unsignedchara,b,c;

for（c=10;c>0;c--）

for（b=38;b>0;b--）

for（a=130;a>0;a--）;

}

//按键扫描

voidKey_（）

{

//+

if（S1==0）

{

delay（）;

delay（）;//延时去抖

while（S1==0）

{

P1=P1|0x0f;

}

BJS++;//报警值加

if（BJS>=151）//最大151

{

BJS=0;

}

}

//-

elseif（S2==0）

{

delay（）;

delay（）;

while（S2==0）

{

P1=P1|0x0f;

}

BJS--;//报警值减

if（BJS<=1）//最小1

{

BJS=150;

}

}

//功能

elseif（S3==0）//设置键

{

delay（）;

delay（）;

while（S3==0）

{

P1=P1|0x0f;

}

Mode++;//模式加

if（Mode>=2）//加到2时清零

{

Mode=0;

}

}

}

/**********************************************************************************************************/

//扫描数码管

voidDisplay（void）

{

//正常显示

if（Mode==0）

{

P0=0x00;//关闭显示

if（posit==0）//数码管的小数点

{

P0=（discode[disbuff[posit]]）|0x80;//按位或，最高位变为1，显示小数点

}

else

{

P0=discode[disbuff[posit]];

}

P1=positon[posit];

if（++posit>=3）//每进一次显示函数，变量加1

posit=0;//加到3时清零

}

//报警显示

else

{

P0=0x00;

if（posit==0）//数码管的小数点

{

P0=（discode[disbuff_BJ[posit]]）|0x80;

}

elseif（posit==3）

{

P0=0x76;//显示字母

}

else

{

P0=discode[disbuff_BJ[posit]];

}

P1=positon[posit];

if（++posit>=4）

posit=0;

}

}

/**********************************************************************************************************/

//计算

voidConut（void）

{

time=TH0*256+TL0;//读出T0的计时数值

TH0=0;

TL0=0;//清空计时器

S=（time*1.7）/100;//算出来是CM

//声音的速度是340m/s，时间的单位是us，计算到秒需要将时间数据/1000000，

//长度=速度*时间，340*time/1000000，长度数据单位是m转换成cm需要乘以100得到340*time/10000，

//小数点都向左移两位得到3.4*time/100，因为超声波是往返了，所以再除以2,得到距离数据（time*1.7）/100

if（Mode==0）//非设置状态时

{

if（（S>=700）||flag==1）//超出测量围显示“-”

{

Feng=0;//蜂鸣器报警

flag=0;

disbuff[0]=10;//“-”

disbuff[1]=10;//“-”

disbuff[2]=10;//“-”

}

else

{

//距离小于报警距

if（S<=BJS）

{

Feng=0;//报警

}

else//大于

{

Feng=1;//关闭报警

}

disbuff[0]=S%1000/100;//将距离数据拆成单个位赋值

disbuff[1]=S%1000%100/10;

disbuff[2]=S%1000%10%10;

}

}

else

{

Feng=1;

disbuff_BJ[0]=BJS%1000/100;

disbuff_BJ[1]=BJS%1000%100/10;

disbuff_BJ[2]=BJS%1000%10%10;

}

}

/**********************************************************************************************************/

//定时器0

voidzd0（）interrupt1//T0中断用来计数器溢出,超过测距围

{

flag=1;//中断溢出标志

}

/**********************************************************************************************************/

//定时器1

voidzd3（）interrupt3//T1中断用来扫描数码管和计800MS启动模块

{

TH1=0xf8;

TL1=0x30;//定时2ms

Key_（）;//扫描按键

Display（）;//扫描显示

timer++;//变量加

if（timer>=400）//400次就是800ms

{

timer=0;

TX=1;//800MS启动一次模块

_nop_（）;

_nop_（）;

_nop_（）;

_nop_（）;

_nop_（）;

_nop_（）;

_nop_（）;

_nop_（）;

_nop_（）;

_nop_（）;

_nop_（）;

_nop_（）;

_nop_（）;

_nop_（）;

_nop_（）;

_nop_（）;

_nop_（）;

_nop_（）;

_nop_（）;

_nop_（）;

_nop_（）;

TX=0;

}

}

/**********************************************************************************************************/

//主函数

voidmain（void）

{

TMOD=0x11;//设T0为方式1

TH0=0;

TL0=0;

TH1=0xf8;//2MS定时

TL1=0x30;

ET0=1;//允许T0中断

ET1=1;//允许T1中断

TR1=1;//开启定时器

EA=1;//开启总中断

while

（1）

{

while（!

RX）;//当上次接收完波后，RX引脚是低电平，取反就是1，此while成立，反复判断RX状态。

当RX没有接收到返回波时是高电平，取反就是0，此while不成立，跳出

TR0=1;//开启计数

while（RX）;//当RX没有接收到返回波，此while成立，程序停在这里一直判断RX状态。

当RX接收到返回波，RX引脚变为低电平，此while不成立，跳出

TR0=0;//停止计数

Conut（）;//计算

}

}

下图为零件清单图以及成品图