李倩

摘 要：文章設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于單片機(jī)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用STC89C52芯片作為核心，外加一個(gè)超聲波傳感器，通過傳感器進(jìn)行超聲波的發(fā)送與接收，并且使用STC89C52芯片可以拓展計(jì)時(shí)功能。這樣就可以方便地得出超聲波的傳輸時(shí)間，進(jìn)而得出所要測(cè)量的距離。

關(guān)鍵詞：超聲波；傳感器；STC89C52

1 系統(tǒng)概述

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一種超聲波測(cè)距報(bào)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)以STC89 C52單片機(jī)為核心主鍵，在其基礎(chǔ)上進(jìn)行拓展和開發(fā)，使其達(dá)到智能測(cè)距并報(bào)警的功能。該功能的實(shí)現(xiàn)，對(duì)單片機(jī)進(jìn)入生活這一角色有了更好地詮釋，電子產(chǎn)品正在不斷地改善人們的生活狀態(tài)，讓人們的工作和生活更加有效率[1]。這種報(bào)警器最大的優(yōu)點(diǎn)是使用簡(jiǎn)潔、攜帶方便、準(zhǔn)確率高。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，相信其未來會(huì)有更好的發(fā)展，并且可以更加完善地幫助人們解決工作上的問題。超聲波測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)方框圖如圖1所示。

本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案包含兩個(gè)部分：軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)。電路結(jié)構(gòu)可分為單片機(jī)控制電路、超聲波傳感器和蜂鳴器。硬件包括單片機(jī)、輸入輸出設(shè)備和外圍應(yīng)用電路。系統(tǒng)部分采用STC89C52作為核心控制單元。當(dāng)測(cè)量的距離達(dá)到設(shè)定值時(shí)，蜂鳴器將會(huì)報(bào)警[2-5]。

2 系統(tǒng)硬件

2.1 主控制模塊

主控制模塊最小系統(tǒng)電路如圖2所示。

2.2 電源模塊

在電源模塊中，需供給穩(wěn)定的4.5 V電壓，所以該設(shè)計(jì)使用5號(hào)干電池3節(jié)，以提供所需的電量。

2.3 超聲波測(cè)試模塊

本系統(tǒng)選擇了HC-SR04模塊，范圍在2～400 cm，模塊可測(cè)量，測(cè)距精度高達(dá)3 mm。該模塊由3個(gè)重要部分組成，即超聲波發(fā)射器、接收器和控制電路。該實(shí)驗(yàn)的工作原理是將TIG作為測(cè)距儀，使其IO的高電平信號(hào)可以小于10 μs，此時(shí)模塊將主動(dòng)發(fā)送8個(gè)40 kHz方波，并可以檢測(cè)是否有信號(hào)返回。如果返回一個(gè)信號(hào)，將從回波端口輸出高電平。

測(cè)量距離=（高電平時(shí)間×聲速）/2。單位為：m。

在該實(shí)驗(yàn)的實(shí)際測(cè)試功能中，兩個(gè)函數(shù)共同組成了該實(shí)驗(yàn)的程序。在實(shí)際測(cè)量中，定時(shí)器0用于定時(shí)測(cè)量，此時(shí)讓0XCE為TCNTT0預(yù)置值。當(dāng)中斷次數(shù)達(dá)到2 500次時(shí)，計(jì)時(shí)器為125 ms，公式為：

T=（定時(shí)器0溢出數(shù)×（0xFF-0xCE））/1 000（單位：MS）在實(shí)際測(cè)量情況下可能是由于不同頻率的定時(shí)器0的初始值的差異引起的。

2.4 聲音報(bào)警電路模塊

由單片機(jī)P1.3口輸出信號(hào)控制蜂鳴器報(bào)警。由于單片機(jī)輸出信號(hào)弱，需用三極管增強(qiáng)其驅(qū)動(dòng)能力，蜂鳴器才能正常工作[6-8]。報(bào)警電路如圖3所示。

此電路采用了一個(gè)三極管、一個(gè)報(bào)警器和一個(gè)2K的電阻，他們一起接入到P13的引腳上，組成了聲音報(bào)警電路。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

主程序如圖4所示。

4 結(jié)語

使用超聲進(jìn)行測(cè)距，這種檢測(cè)距離的技術(shù)，其不受被測(cè)對(duì)象的位置、外界光線的明亮程度等因素的影響，并且相對(duì)于其他一些測(cè)量?jī)x器來說，具有耐久性好、無污染、可靠性高、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。

目前超聲波測(cè)距在很多方面都達(dá)到較好的利用，如今廣泛應(yīng)用在液位的測(cè)量、汽車的倒車裝置、移動(dòng)機(jī)器人的定位和避障等方面。但是還有一些不穩(wěn)定的因素一直影響使用。未來超聲波測(cè)距的研究方向可能會(huì)逐漸偏向超聲波傳播速率的穩(wěn)定性和視野盲區(qū)的縮小等方面。

[參考文獻(xiàn)]

[1]吳政江.單片機(jī)控制紅外線防盜報(bào)警器[J].錦州師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2011（12）：26-28.

[2]宋文緒.傳感器與檢測(cè)技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2014.

[3]余錫存.單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2010.

[4]唐桃波，陳玉林.基于AT89C51的智能無線安防報(bào)警器[J].電子設(shè)計(jì)應(yīng)用，2013（6）：49-51.

[5]李全利.單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2014.

[6]薛均義，張彥斌.MCS-51系列單片微型計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用[M].西安：西安交通大學(xué)出版社，2015.

[7]徐愛鈞，彭秀華.單片機(jī)高級(jí)語言C51應(yīng)用程序設(shè)計(jì)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2016.

[8]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）[M].北京：高等教育出版社，2014.