超声波报警器word版

南华大学电气工程学院

《电子技术课程设计》任务书

设计题目：超声波物体防失报警器

专业：本10通信01班

学生姓名: 黄超学号: 20104400134 起迄日期: 2012年9月24日~2012年12月21日

指导教师:黄智伟

教研室主任：王彦

超声波物体防失报警器

一摘要

本设计采用超声波测距，可用作检测空间中是否有物体存在，并检测距离，同时通过led液晶屏显示出来，如果距离在设定的范围内则通过声音来提示用户，从而达到物体防失的效果。

本设计硬件部分主要由单片机控制电路、超声波发射电路、超声波接收电路、led显示电路和报警电路组成，软件部分主要由主程序、超声波发射接收子程序、距离计算子程序及显示子程序等部分组成。本设计由AT89C2051单片机控制时间计数，计算超声波自发射至接收的往返时间，利用超声波在空气中的传输速度，从而得到实测距离。该设计的电路设计合理简单、工作稳定、性能良好、检测速度快、计算简单、易于做到实时控制。

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。

目录

1.系统整体设计 (1)

1.1系统整体设计框图 (1)

1.2硬件选型 (1)

1.2.1超声波探头的中心频率及主要参数 (1)

1.2.2单片机的选择 (2)

1.2.3其他元器件的选择 (2)

2.硬件电路设计 (2)

2.1单片机控制电路设计 (2)

2.2超声波模块 (3)

2.3报警电路设计 (5)

2.3 测温及显示电路

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3.工作原理

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4.软件系统设计

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4.1 程序流程设计 (7)

4.2报警器程序 (7)

5.总结 (8)

附录9

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。