超声波报警器Word文档下载推荐.docx
《超声波报警器Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《超声波报警器Word文档下载推荐.docx（23页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
关键词：
STC89S51、超声波、LED、报警
二课程设计要求
综合运用已学习过模拟电路和数字电路等知识，阅读相关集成电路芯片资料和相关文献，了解电子电路设计的有关知识，方法和特点，掌握基本的电子电路设计和芯片使用方法。
设计电路，安装调试或仿真，分析实验结果，并写出设计说明书,语言流畅简洁，文字不得少于3500字。
要求图纸布局合理，符合工程要求，使用Protel软件绘出原理图（SCH）和印制电路板（PCB）,器件的选择要有计算依据。
2.3测温及显示电路------------------------------------------------------------------------------5
3.工作原理-----------------------------------------------------------------------------------6
4.软件系统设计----------------------------------------------------------------------------------------------7
1.1系统的整体设计
本设计以AT89S51单片机为核心，通过扫描按键的状态，测距模块选用HC-SR04超声波测距模块，由单片机产生驱动工作的控制信号，通过模块的返回信号，由P1.1来接收超声波反射信号，当接收到该信号后，关闭计数器T1，记下此时的时间，转入执行计算距离子程序，由子程序计算距离，并启动LED显示其数值，同时，当到达危险距离时发出滴答滴答的响声。
整个系统结构框图如图2所示：
1.2硬件的选择
1.2.1超声波模块的选择
（1）中心频率
中心频率，即压电晶片的谐振频率。
当施加于它两端的交变电压频率等于晶片的中心频率时，输出能量最大，传感器的灵敏度最高。
中心频率最高，测距越短，而分辨力越高。
常见超声波传感器的中心频率有30KHz、40KHz、75KHz、200KHz、400KHz等。
本设计采用40KHZ的模块HC-SR04。
（2）灵敏度
灵敏度的单位是分贝（dB），数值为负，它主要取决于晶片材料及制造工艺。
（3）指向角
指向角是超声波传感器方向性的一个参数，指向角越小，方向性越强。
一般为几度至几十度。
HC-SR04性能指标如下表所示：
1.2.2单片机的选择
单片机是系统软件的载体，是控制系统的核心。
因此其性能将直接影响系统的稳定性。
选择好的单片机不仅关系到系统的精度、稳定性，而且还有利于减少系统成本。
根据系统设计的要求以及总体设计思路对所选择的单片机要求进行进一步的概括。
本设计由于超声波采用软件驱动，仅需要一个定时器，一个计数器，常用的51系列单片机满足需要。
因此，选用AT89C51单片机。
1.2.3其他元器件的选择
显示部分是采用LCD1602显示，单片机的外围电路元件选用11.0592MHz的晶振，报警电路选用蜂鸣器。
2.硬件电路设计
2.1单片机控制电路设计
单片机外围电路主要有键盘电路、电源电路、复位电路、时钟电路、串口电路，对于本设计来说，键盘电路主要控制单片机执行指令的状态，时钟电路、电源电路、复位电路构成单片机的最小系统。
由于本设计本生是为了做出汽报警器的实体，并着重阐述汽报警器的原理，所以舍去了键盘部分，又因为，超声波在空气中的速度受温度的影响所以添加的测温度的模块，来修正声速。
单片机主体电路
2.2超声波模块
本设计利用的是成品超声波测距模块不是传统的传感器，从而简化的电路。
模块的参数如下。
如图接线vcc接+5v。
Gnd接地。
Trig为控制触发端。
Echo为反悔信号输出。
时序图如下
电路图如下
2.3报警电路
考虑到本设计的实际需求，系统只需提供简单的嘀嘀声作为报警信号即可。
所以，报警电路不需要复杂的设计，只需用NPN三极管控制蜂鸣器发声即可，具体电路如下图所示。
2.4测温电路及显示电路
测温用的是ds18b20温度传感器，显示采用的是led1602
3工作原理
单片机通过I/O口与超声波传感器相连，工作时通过p1.0口控制其开启工作，如果有反回信号就启动定时器，检测高电平持续的时间，读出温度，计算实时声速，然后计算出距离，判断出是否要报警并显示在液晶屏幕上。
4软件系统设计
4.1程序流程设计
4.2程序详单见附录
5.总结
通过2个月的学习，对这个报警器的制作，培养了我各方面的能力，包括学习能力，动手能力和实际操作能力。
我通过查阅资料深入了解了51系列单片机的工作方式，熟悉了传感器的应用，并熟练的绘制pcb图的能力，亲手洗出了pcb板，并制作成功，这是对我的极大鼓舞，也是对我努力的肯定，增强了我对电子制作的兴趣，让我学到了很多，
设计使用了单片机，液晶和超声波传感器来实现功能，简单易行，而且直观，成本也不是很高本。
系统具有测量精确、性能稳定、成本低廉、电路简单实用等
特点，能满足在实际生活中的需求.
参考文献：
（1）黄智伟．全国大学生电子设计竞赛技能训练[M]．北京：
北京航空航天大学出版社，2011
（2）黄智伟．全国大学生电子设计竞赛制作实训[M]．北京：
（3）黄智伟．全国大学生电子设计竞赛系统设计[M]．北京：
（4）黄智伟．全国大学生电子设计竞赛电路设计[M]．北京：
（5）黄智伟．全国大学生电子设计竞赛常用电路模块制作[M]．北京：
（6）黄智伟等.基于NImultisim的电子电路计算机仿真设计与分析[M]．北京：
电子工业出版社，2007
（7）黄智伟.印制电路板（PCB）设计技术与实践[M]．北京：
电子工业出版社，2009
（8）高吉祥等.电子技术基础实验与课程设计[M]．北京：
电子工业出版社，2002
（9）吴运昌.模拟集成电路原理与应用[M]．广州：
华南理工大学出版社，2001年
附录：
元件清单
完整的原理图
Pcb图
实物图：
开发板测试图
实物测试图
程序：
#include<
reg52.h>
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
floattime;
ucharT;
inta;
uintdistance,v;
voidspeaker（）;
bitflag;
//标志位
/*位定义*/
sbitTrig=P1^0;
//超声波信号发生引脚
sbitEcho=P1^1;
//超声波信号接收引脚
sbitspk=P1^5;
//喇叭端口
sbitlcdrs=P2^6;
//1602命令/数据
sbitlcdrw=P2^5;
//1602读/写
sbitlcde=P2^7;
//使能
sbitdq=P3^7;
//DS18B20的输出端
uchartable1[]="
distance:
"
;
uchartable2[]="
cm"
uchartable3[]="
error"
/*函数声明*/
voiddelay（uinta）;
voiddelay_20us（）;
voiddelay_50us（uintt）;
//延时50us
voiddelay_1ms（uintcount）;
//延时1ms
voidinit_ds18b20（）;
//初始化
voidwrite_1bite_ds18b20（uchardat）;
//函数声明
ucharread_1bite_ds18b20（void）;
ucharread_ds18b20（void）;
voidwrite_commond（ucharcommond）;
//1602写指令
voidwrite_data（uchardata_）;
//1602写数据
voidinit_1602（）;
//1602初始化程序
voidwrite_temp（uintt_emp）;
//将读出的超声波数据在液晶上显示
voidcount（void）;
//计算距离
voiddistance_display（）;
//显示距离
voidtemperature_display（）;
//显示温度
voidspeed_display（）;
//显示声速
/*延时程序*/
voiddelay（uinta）//delay（80）是798us;
delay（14）是154us
{//delay（4）是56usdelay（5）是66us
while（a--）;
}
voiddelay_20us（）//延时20us
{
uchara;
for（a=0;
a<
80;
a++）;
voiddelay_50us（uintt）//延时50us
{
ucharj;
for（;
t>
0;
t--）
for（j=19;
j>
j--）;
voiddelay_1ms（uintcount）//延时1ms
uinti,j;
for（i=0;
i<
count;
i++）
for（j=0;
j<
120;
j++）;
voidspeaker（）
uinti;
200;
i++）//喇叭发声的时间循环，改变大小可以改变发声时间长短
{
delay（80）;
//参数决定发声的频率，估算值，可以自行更改参数并
spk=!
spk;
}
spk=0;
//喇叭停止工作，间歇的时间，可更改
delay（20）;
/*ds18b20*/
voidinit_ds18b20（）//ds18b20初始化
{uchart;
dq=1;
delay（10）;
dq=0;
delay（80）;
delay（14）;
t=dq;
voidwrite_1bite_ds18b20（uchardat）//向ds18b20写入1比特数据
uchari;
8;
i++）
{
dq=0;
dq=dat&
0x01;
delay（5）;
dq=1;
dat=dat>
>
1;
升级会员 