曾勇

【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)主要是圍繞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；STC89C5

由于超聲測(cè)距是一種非接觸檢測(cè)技術(shù)，不受光線(xiàn)、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(chǎng)、化工業(yè)、水處理廠(chǎng)、污水處理廠(chǎng)、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?？稍诓煌h(huán)境中進(jìn)行距離準(zhǔn)確度在線(xiàn)標(biāo)定，可直接用于水、酒、糖、飲料等液位控制，可進(jìn)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(cè)距在特殊環(huán)境下有較廣泛的應(yīng)用。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)具有以上的這些優(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。

1 設(shè)計(jì)方案

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。硬件電路結(jié)構(gòu)由單片機(jī)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(bào)警等子程序。正常情況下，將測(cè)量的距離在1602顯示器顯示出來(lái)。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。

2 系統(tǒng)硬件電路圖

硬件電路設(shè)計(jì)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(gè)按鍵：一個(gè)是設(shè)定鍵S4、一個(gè)加鍵S3、一個(gè)減鍵S2以及一個(gè)復(fù)位鍵S1。

圖1 硬件電路圖

2.1 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。超聲波模塊實(shí)物如圖2所示。

圖2 超聲波模塊實(shí)物圖

超聲波探測(cè)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(dòng)測(cè)量；模塊自動(dòng)發(fā)送8個(gè)40KHz的方波，自動(dòng)檢測(cè)是否有信號(hào)返回；有信號(hào)返回，通過(guò)IO口ECHO輸出一個(gè)高電平，高電平持續(xù)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間，測(cè)試距離=（高電平時(shí)間*340）/2，單位為m。程序中測(cè)試功能主要由兩個(gè)函數(shù)完成。

2.2 顯示模塊

本次設(shè)計(jì)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(bào)警電路圖

2.3 聲音報(bào)警電路

如圖4所示，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。

2.4 按鍵電路

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0.01m）、S3系統(tǒng)報(bào)警距離增大設(shè)置按鍵（每按一次增大0.01m）、S4系統(tǒng)報(bào)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(bào)警等子程序。

4 工作過(guò)程

按下電源開(kāi)關(guān)，系統(tǒng)啟動(dòng)，將測(cè)量的距離在1602顯示器顯示出來(lái)。

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。

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[責(zé)任編輯：王楠]