基于單片機的超聲波測距報警器軟件算法設計

劉曉萌

摘 要 超聲波測距報警器由硬件電路部分和軟件程序部分組成。本文設計了報警器整體框架、數碼管顯示數字功能，蜂鳴器功能和按鍵功能的軟件算法，為下一步硬件電路與軟件系統的集成開發奠定了基礎。

關鍵詞 超聲測距報警；算法設計；單片機

中圖分類號 TP3 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）16-0149-02

電子技術越來越滲透到了車輛的導航及安全出行的方方面面，電子技術的優秀程度與汽車的受歡迎度、安全度、舒適度、銷量等密切相關。

在汽車行駛時，通過肉眼難以準確知道準確距離，可以借助電子設備把間隔立刻告訴駕駛員，危險情況下，則會報警提示駕駛員，從而減少交通事故發生。因此，汽車的測距報警技術得到了越來越廣泛的關注[1-3]。

本文在由單片機電路、發射電路、接收電路、顯示電路和按鍵電路等組成超聲波測距報警器硬件電路的基礎上，設計了數碼管顯示數字功能，蜂鳴器功能和按鍵功能的軟件算法，為下一步系統的集成開發奠定了

基礎。

1 超聲波測距原理

超聲波傳感器測距方法多樣，傳統方法是采用的傳感器獲取物理信號，在此基礎上通過定時控制電路、觸發邏輯電路、放大檢波電路及數據處理電路，把測得的信號轉換為和距離相關的信號，即時鐘脈沖對發送和接受的延遲計數，計數值與每個脈沖周期時間的乘集就是所求時間。

2 系統硬件組成

基于單片機的超聲波測距報警器的硬件電路主要是由單片機電路、發射電路、接收電路、顯示電路和按鍵電路等組成[4]。

單片機于20世紀70年代開始問世，現已普遍被工業自動化、自動檢測與控制、智能儀器儀表、機電一體化設備、汽車電子、家用電器等各方面廣泛使用，滲透在我們生活的方方面面。世界上有很多知名廠家推出各種機型，以目前使用廣泛的STC89C51單片機為例，它是一種可編程可清除的只讀存儲器微處理器，引腳有40個，可以在線編程，所需電壓低、性能相比較高，簡單快捷，價格不貴，燒錄簡單，使用串口直接

下載。

超聲波傳感器形式多種多樣，其主要結構是：壓電鏡片、吸收塊（即阻尼）、引線、保護膜、金屬外殼。壓電晶片的兩面都鍍上銀，外形是圓薄型。超聲波頻率與壓電晶片的厚度成正比，極板用導線

引出。

顯示電路為“8”字型數碼管，有共陰極和共陽極兩種極性，總共有8段，對應了8個發光二極管。一般情況下共陰極的數碼管所有陰極連接在一起，并接地。給數碼管的某發光二極管陽極接上高電平，發光二極管就會被點亮。想要得到不同的數字顯示，需要顯示不同的發光二極管來進行組合顯示，即對LED數碼管提供代碼編程。

蜂鳴器常用的有TMB12A05（即有源電磁式蜂鳴器），其額定電壓1.5V，聲壓電平>=80db，該蜂鳴器在所設置安全距離內（包括設定的值）會發出警報，同時增加一發光二極管，提示使用者注意。電源通電后，蜂鳴器在內部線圈和磁鐵作用下振動膜片，產生振動發出聲音。由于蜂鳴器工作時需要的電流單片機I/O口不能滿足要求（過?。识迷O置一個PNP三極管放大驅動它，即電流放大電路。

按鍵電路的任務有3個方面：首先，起步要判斷有沒有按鍵按下，如果有的話，就進行下一步；其次，判斷哪一個按下，求出其值；最后，根據上一步的結果，可找出相對應的程序處理入口。常見的非編碼鍵盤有

兩種：

1）獨立鍵盤，具有一鍵一線，每個按鍵均獨立的特點，該按鍵電路簡單，編寫起來也簡單。

2）矩陣式鍵盤，也可叫行列式鍵盤，我們經常將其用于按鍵需求較多的情況下。它是由行線和列線構成的，接的方法也復雜，編程也比前者的復雜，不過優點是在同樣的按鍵數目下，這種接法占的

I/O少。

3 報警器軟件算法設計

基于單片機的超聲波測距報警器軟件算法設計，主要包括主程序設計（即整體框架設計）、數碼管顯示數字子程序設計、蜂鳴器工作子程序和按鍵子程序設計。

主程序的關鍵在于測得的距離數字，使其顯示在數碼管。在接收到超聲波測距模塊求得的間距后，設置一系列代碼處理好這個值。又通過按鍵設置好額定距離，如若測得的數超過預定值，就會觸發蜂鳴器，使蜂鳴器報警提示。主程序流程圖如圖1所示。

在超聲波測距器進行了測量后，結果由單片機進行一系列處理后，把結果返回給數碼管，使數碼管將結果展示出來。這是數碼管顯示程序所應該處理的目的。

對于蜂鳴器功能，開始會設定一個額定值，為了實現報警功能，在所得到的間距低于這個額定的數值時，就要使蜂鳴器發出警報，提醒我們注意。

按鍵的功能是為了方便我們調節設置額定報警距離，通過按鍵進入設置狀態，再通過另外兩個鍵盤把設定值增大或者減少，再次按就會退出設置。相應的報警時機依然和設定的值一樣。

4 結論

基于單片機的超聲波測距報警器的硬件電路主要是由單片機電路、發射電路、接收電路、顯示電路和按鍵電路組成。本文在此基礎上設計了主程序、數碼管顯示數字子程序、蜂鳴器工作子程序和按鍵子程序算法。為下一步，系統硬件與軟件的聯合開發奠定了基礎。

參考文獻

[1]吳立珍，曾迎生.基于AT89C52單片機多超聲信號融合系統設計[J].微計算機信息，2006，22（11）：86-89.

[2]朱利娜.基于單片機的超聲測距倒車雷達的研究[J].微計算機信息，2007，23（23）：110-111.

[3]劉清平.基于單片機的超聲波測距儀的設計[J].江西電力職業技術學院學報，2013，26（3）：40-43.

[4]柴政，凌云.基于單片機的超聲波測距設計與研究[J].科技信息，2007（26）：193-194.endprint