超声波测距报警系统的设计

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。

接收器采用与发射器相配对的TCT40-2S， 将超声波调制脉冲转换为40KHz 毫伏级电压信号， 此信号需经过放大处理才能触发单片机中断。芯片CX20106 内置前置放大器、限幅放大器、带通滤波器、检波器、积分器、整型电路等。其中前置放大器具有自动增益控制功能，可保证在超声波传感器接收较远反射信号而输出微弱电压时，放大器有较高的增益，而在近距离输入信号强时，放大器不会过载。调节芯片引脚5 的外接电阻R3 的值，可设置滤波器的中心频率。当RB3=200K时，中心频率为42KHz；当RB3=220K 时，中心频率为38KHz。当接收到与滤波器中心频率相符的信号时，引脚7 输出一个低电平，从而触发中断。适当改变引脚2 的外接电容C4 的值，可改变接收电路的灵敏度和抗干扰能力。

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。