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
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