超声波测距报警器文献综述

超声波测距报警器的设计与实现摘要：本系统采用了单片机最小系统、超声波模块、显示模块、报警模块等。

超声波测距作为一种传统且使用的非接触测量方法，与激光、无线电测距方法相比，不易受外界光及电磁场等因素的影响，结构简单，成本低，在恶劣环境下也有一定的适应能力，因此在工业控制、建筑测量、机器人避障等方面得到了广泛应用。

而且超声波指向性强，能量消耗慢，在介质中传播距离远，利用超声波检测距离，设计方面，计算处理简单，并在测量精度方面也能达到工业要求。

关键词：单片机/超声波模块/报警电路关于单片机控制超声波测距报警器的设计与实现有很多方案，我也看了不少。

为了能设计出较好的报警系统，在过去的几个星期，我在校内图书馆查阅了大量的资料，在学校数字图书馆下载很多的论文期刊，这些理论资料给了我很大的帮助，简要的重要结果如下：文献[1]中讲述了检测系统的发展及重要应用，检测是利用各种物理、化学效应，选择合适的方法与装置，将生产、科研、生活等各方面的有关信息通过检测与测量的方法赋予定性的或不定性结果的过程。

能够自动地完成整个检测处理过程的技术称为自动检测技术。

检测技术是现代化领域中很有发展前途的技术，它在国民经济中起着极其重要的作用。

其中检测系统最主要的就是传感器，把非电量转换成电量，然后经过一系列的处理，将非电量参数显示出来。

文献[2]中讲述了随着传感器和单片机控制技术的不断发展，非接触式检测技术已被广泛应用于多个领域。

目前，典型的非接触式测距方法有超声波测距、CCD 探测、雷达测距、激光测距等。

其中，CCD 探测具有使用方便、无需信号发射源、同时获得大量的场景信息等特点，但视觉测距需要额外的计算开销。

雷达测距具有全天候工作，适合于恶劣的环境中进行短距离、高精度测距的优点，但容易受电磁波干扰。

激光测距具有高方向性、高单色性、高亮度、测量速度快等优势，尤其是对雨雾有一定的穿透能力，抗干扰能力强，但其成本高、数据处理复杂。

与前几种测距方式相比，超声波测距可以直接测量近距离目标，纵向分辨率高，适用范围广，方向性强，并具备不受光线、烟雾、电磁干扰等因素影响，且覆盖面较大等优点。

目前，超声波测距已普遍应用在液位测量、移动机器人定位和避障等领域，应用前景广阔。

本文将对超声波测距的原理及国内研究、应用现状进行综述，并对其发展趋势进行展望。

文献[3]中文章根据超声波特征及测距原理，运用单片机和分体式超声波传感器设计了一款包括发射模块、接收模块、温度补偿模块、显示模块和单片机外围电路的简单超声波测距系统。

在3 m 范围内对系统进行经多次测试，其结果表明该超声波测距系统精确度高，工作稳定。

超声波是一种频率大于20 kHz 具有方向性好、指向性强、传播能量大、遇到杂质或界面时会产生反射波等特点的机械波。

运用超声波测距能避免光线、颜色以及电、磁场的干扰，完成传统测距技术难以实现的液面，井下等非接触式测量。

为此，超声波测距技术已被广泛应用于工业控制、勘探测量、海洋测量等领域，而关于超声波测距系统的研究也在不断发展。

本文运用单片机设计一款结构简单、通用性强、可靠性好、操作灵活的超声波测距系统。

文献[4]中本文简要介绍了超声波的概念、特点，阐述了超声波传感器的原理，并分析了超声波传感器在医疗、工业、液位测量、报警等方面的应用。

超声波所具有的独特的性质，使得超声波传感器在生产生活中体现出了越来越大的重要性，具有一定的研究价值。

随着自动化等新技术的发展，传感器的使用数量越来越大，一切现代化仪器、设备都离不开传感器。

在工业生产中，尤其是自动化生产过程中，用各种传感器来监测和控制生产过程中的各个参数，如温度、压力、流量，等等，以便使设备工作在最佳状态，产品达到最好的质量。

文献[5]中提出一种基于STM8S单片机控制的超声波测距系统的设计方案，在分析超声波测距产生盲区和误差原因的基础上，设计时间增益补偿电路和峰值时间检测电路，并使用电容触摸按键代替机电开关，确保正确捕捉回波的到达时间，提高测距精度．试验验证表明：该系统在2.5~10m，范围内测距误差不超过0.25%。

文献[6]中C 语言是功能强大、应用广泛的编程语言，也是目前高校理工类的公共必修课程之一，可见其重要性，C语言集高级编程语言和汇编语言的特点于一身，目前市面上的许多软件也是在C 语言的平台上产生的，所以高校在C 语言的教学中也可谓是“不遗余力”的。

但是从近年来的教学效果来看，学生的普遍反映却让人大跌眼镜，大部分人认为C 语言晦涩难学，学起来是非常吃力，经常是非常努力学习却达不到想要的效果，课程过后没有任何收获，甚至连一个小程序都写不出来，针对上述情况做了初步分析，并从C 语言的编程技巧上提出了相关改善对策。

文献[7]中本文设计一种基于单片机STC89C52 的超声波测距仪汽车倒车系统,介绍了超声波测距的基本原理,阐述了倒车雷达系统的结构组成、硬件电路设计,并在数据处理部分采用温度补偿消除温度对声速的影响,提高了测距精度。

倒车距离采用LCD 进行实时显示,并通过语音报警电路对不同距离段做出不同的语音提示。

实验表明该倒车雷达系统在30～500 cm 范围内可实现准确测距,具有可靠性较高、外围电路简单、实用性强等优点。

文献[8]中单片机AT89C51。

整个系统是在系统软件控制下工作的。

设置在监测点上的红外探头将人体辐射的红外光谱变换成电信号，经放大电路、比较电路送至门限开关，打开门限阀门送出TTL 电平至AT89C51单片机。

在单片机内，经软件查询、识别判决等环节实时发出入侵报警状态控制信号。

驱动电路将控制信号放大并推动声光报警设备完成相应动作。

当报警延迟10s一段时间后自动解除，也可人工手动解除报警信号，然后通过ＬＥＤ显示报警次数，当警情消除后复位电路使系统复位，或者是在声光报警10s钟后有定时器实现自动消除报警。

通过与AT89S52比较，AT89S52更加强大，而且在价格方面都差啊不多，同时AT89C51 也基本上淘汰了，所以本设计采用的AT89S52芯片。

文献[9]中数码管仍是常用的显示方法，LED 数码管的电路实现方式有两种：静态显示和动态显示。

本文介绍了常用的显示方法，研究了数码管显示时，如何有效的节约资源，主要是节约单片机的I/O 资源。

数字电路中，LED 数码管显示各种数字或符号仍是最常用的电路。

LED 数码管的基本组成是半导体发光二极管，常见的七段LED 数码管结，它由7 个长条形状的发光二极管组成，控制七段发光管的二进制代码称为段码。

7 个发光二极管可将共同极性的端子连接到一起形成一条公共端，让它是否与电源连接来控制数码管是否发光，根据这个端子是与电源正极连接还是与负极连接，又把数码管分为共阳极与共阴极。

文献[10]中介绍了一种基于单片机的超声波倒车防撞报警系统，此系统利用AT89C52 单片机作为主控制器，结合超声波测距原理，来实现倒车防撞报警功能，并进行了系统硬件和软件的设计。

此系统具有结构简单，精度高，使用方便等特点。

随着改革开放，我国经济高速发展，汽车的拥有量在最近的一、二十年里大幅增加，造成道路拥堵，交通事故频发，给人们的生命和财产安全带来了巨大的损失。

安全驾驶成为大家关注的焦点，其中汽车防撞系统CAS的设计和需求显得非常重要和迫切。

此倒车防撞系统主要是利用超声波的特点和优势，将超声波测距原理和AT89C52 单片机结合于一体，设计出一种基于单片机的倒车防撞报警系统。

该系统采用软、硬件结合的方法，具有模块化和多用化的特点。

文献[11]中单片机开发时Proteus 软件被广泛使用,但仿真电路与实际电路的焊接与调试有很大的不同,需要特别的注意。

在Proteus 仿真中没有把31 管脚EA 接高电平,但在实际电路中必须接,因为单片机内部有程序存储器，31 脚接高电平（VCC），单片机启动后直接在内部读取指令，也就是51 芯片的EA 脚控制着单片机程序从内部读取还是从外部读取，31 脚接电源，程序从内部读取，31 脚接地，程序从外部读取.实际制板31 管脚要接高电平,否则单片机不执行程序。

真电路中P0 口可以不接上拉电阻，但在实际电路中接数码管的时候P0 口作为I/O 口输出的时候时输出低电平为0 输出高电平为高组态（并非5V，相当于悬空状态）。

也就是说P0 口不能真正的输出高电平，给所接的负载提供电流，因此必须接上拉电阻（一电阻连接到VCC），由电源通过这个上拉电阻给负载提供电流。

文献[12]中超声波具有定向性好、能量集中、在传输过程中衰减较小、反射能力较强等优点，超声波传感器可广泛应用于非接触式检测方法，因而采用仿真技术进行超声波测距。

目前国内的超声波测距专用集成电路都是只有厘米级的测量准确度。

通过分析超声波测距误差产生的原因，提高测量时间差到微秒级，以及用LM92 温度传感器进行声波传播速度的补偿后，设计的高准确度超声波测距仪能达到毫米级的测量准确度。

文献[13]中谈到放大电路的应用，放大电路就是对信号的放大，但是放大的前提是不失真只有再不是真的情况下放大才有意义。

红外线传感器探测到有人进入时会输出一个电压信号，经放大器放大，然后送给单片机，从而由单片机控制整个系统，并发生声光报警。

结合本设计，此放大系统应用的是三极管放大电路。

文献[14]中讲到液晶显示器以其零辐射，低耗能，散热小，纤薄轻巧等诸多优点，已经在各个领域中得到了广泛的应用。

LCD1602作为现在电子产品的通用器件，一般用于显示数字、专用符号和图形。

该文采用单片机系统对LCD1602 进行控制，分析LCD1602 液晶显示器的管脚功能，对LCD1602显示进行程序设计。

文献[15]中讲到C语言在单片机开发中的运用目前比较广泛, 它使单片机应用于生产生活的时候更为有效, 同时极高的开发效率将单片机的使用推广到了生产生活的各个方面。

面对目前计算机领域技术发展的最新环境, 汇编语言对于单片机开发来说已经不是最适合的程序编写技术了。

综上所述, C语言应用于单片机的开发对单片机在未来运用于更广阔的空间具有很大的促进作用。

文献[16]中介绍基于Proteus与Keil的简单抢答器项目设计，通过这个项目的设计，我们可以掌握单片机开发及设计流程，学生的思维得到了大大的拓展，通过仿真我们可以清楚项目设计中遇到的难题及项目能否成功实现。

另外，采用实验箱或实验板加硬件仿真器设备，也大大增加设备的维护工作及经费的投入，Proteus与Keil软件的出现，解决了这些问题。

这些理论价值给了我很大的价值，学到了很多知识，为毕业设计做了很大的铺垫，例如超声波测距的原理，测距的算法、温度补偿、以及液晶显示的工作原理，与单片机接口的方法，怎样控制测距的精度，怎样减小误差，怎样去编写一种语言程序。