超声波测距报警系统的设计

    引言

　　科学家们将每秒钟振动的次数称为声音的频率，它的单位是赫兹。我们人类耳朵能听到的声波频率为20～20000Hz。当声波的振动频率大于20KHz或小于20Hz时，我们便听不见了。因此，我们把频率高于20000赫兹的声波称为“超声波”。

　系统利用单片机的定时器功能产生40KHz 脉冲信号， 并通过端口RB1 输出到超声波发射部分。超声波发射电路中， 六反相缓冲器CD4049 包括6个非门，现仅使用3 个，为防止干扰或被静电击穿导致整个CD4049 损坏，把未使用的3 个非门串起来做接地处理。当控制端输出一系列固定频率脉冲时，在超声波发射器TCT40-1F 上就以固定的频率加正电压和反电压，从而发出大功率的超声波。这种以软件方式产生的波形较用其他方式产生的效果更理想。[page]

　　3位LED数码显示采用显示器动静态驱动相结合的方法实现。采用单片机串行口通过74HC164 串入并出移位寄存器来输出LED 的段驱动信号，每个LED 的段信号都连在一起，并与74HC164 输出的段驱动信号连接。每个LED 的位驱动信号由单片机的端口RB5~RB7 通过ULN2004 驱动集成块分别驱动，LED 需用共阴数码管。

　　报警模块的功能是， 当传感器与障碍物的距离不小于设定值时，绿色指示灯闪亮；反之，红色指示灯闪亮，蜂鸣器发声，提示人员注意安全距离。

　　2.2 软件设计

　　软件分为两部分：主程序和中断服务程序，流程图如图2 所示。主程序完成初始化工作及超声波发射和接收控制。中断服务程序包括定时中断服务子程序和外部中断服务子程序，分别完成超声波的发射、距离计算及显示报警等工作。

图2 测距报警系统程序流程图

　　3.测试结果

　　当距离大于2m 时，绿灯闪亮，显示距离；当距离小于1m 时，红灯闪亮，由端口RB2 驱动蜂鸣器报警，显示距离；当距离介于2m 和1m之间时，红灯闪亮，显示距离。为提高抗干扰能力，系统连续发射超声波，测量三次，从中剔除最大最小值，取中间值计算出距离。

　　4.结语

　　此系统较好地实现了测距及报警功能，可用于汽车倒车、液位监控等场合，而且测量简单、经济、可靠。