基于AVR單片機(jī)的超聲波安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)資料

1、長春理工大學(xué)2013年6月19日2022年8月26日 第1頁基于AVR單片機(jī)的超聲波安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)2022年8月26日 第2頁 研究的背景 研究的目的及意義 國內(nèi)外現(xiàn)狀 系統(tǒng)概述 設(shè)計(jì)的思路 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 總結(jié) 目 錄 結(jié)果分析 1、研究的背景 隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，社會(huì)的不斷進(jìn)步，人們的生活水平總體也一直呈現(xiàn)上升趨勢。但是，社會(huì)結(jié)構(gòu)和社會(huì)治安問題也變得越來越復(fù)雜，入室搶劫、偷盜甚至危害生命安全等諸多社會(huì)犯罪問題頻發(fā)。因此，我們的安防意識(shí)也在不斷增強(qiáng)之中，我國的安全防范事業(yè)不再局限于國家要害部門、重要部位和要人的安全保衛(wèi),而是真正面向社會(huì)、服務(wù)民眾的安全防范越來越受到社會(huì)的關(guān)注。

2、因?yàn)閭鹘y(tǒng)的安防設(shè)備功能單一，誤報(bào)率較高，很大程度上依舊依靠著人力，所 以傳統(tǒng)的安防已經(jīng)不能滿足我們的要求了。2022年8月26日 第3頁2、國內(nèi)外現(xiàn)狀數(shù)字化視頻衛(wèi)星定位生物特征識(shí)別3、研究的目的及意義 減少社會(huì)犯罪問題。 提高了安防系統(tǒng)的靈敏性，減少誤報(bào)警情況。 克服了傳統(tǒng)家庭安防設(shè)備功能單一的不足。 安裝簡單，不需要時(shí)刻依靠人力監(jiān)控。2022年8月26日 第5頁4、系統(tǒng)的概述2022年8月26日 第7頁5、設(shè)計(jì)的思路 本設(shè)計(jì)要明確超聲波檢測的原理及其它安全系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r，從而選出適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)方案。 本課題主要了解單片機(jī)與外部設(shè)備的連接和超聲波安全系統(tǒng)的電路原理。 目前要解決的問題是如何實(shí)現(xiàn)蜂鳴

3、器的報(bào)警、鍵盤的消抖功能、系統(tǒng)狀態(tài)功能、PWM對(duì)舵機(jī)的控制、定時(shí)及單片機(jī)與其他器件的串口通信。從而進(jìn)行是否有入侵者的檢測，實(shí)現(xiàn)報(bào)警和相關(guān)的數(shù)據(jù)顯示。 2022年8月26日 第8頁6、系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 硬件設(shè)計(jì)根據(jù)各部分的要求及元件的性能進(jìn)行選型，設(shè)計(jì)出硬件系統(tǒng)的原理框圖。硬件設(shè)計(jì)的主要包括該ATMEGA16單片機(jī)、超聲波傳感器測距模塊、鍵盤、液晶顯示部分和舵機(jī)。超聲波安全系統(tǒng)硬件框圖如圖所示。ATMEGA16芯片作為系統(tǒng)的主控制器 ATMEGA16有三個(gè)定時(shí)器、串行RS232和USART。定時(shí)器負(fù)責(zé)調(diào)度周期性執(zhí)行各種任務(wù)和PWM信號(hào)的產(chǎn)生，產(chǎn)生報(bào)警音，并輸出PWM信號(hào)，通過適當(dāng)?shù)恼伎毡群皖l率控制

4、舵機(jī)。超聲波傳感器的選用根據(jù)設(shè)計(jì)需求選用適合的傳感器。本設(shè)計(jì)綜合考慮了測量的條件，傳感器的性能及傳感器的使用條件來選用了URM37v3.2超聲波傳感器如右圖所示。 接口模式：232模式、TTL模式。舵機(jī)的選用電機(jī)的種類繁多，都是將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移。但是，步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)都需要驅(qū)動(dòng)電路才能與單片機(jī)相連，并且步進(jìn)電機(jī)由于沒有傳感器，所以停止角度會(huì)出現(xiàn)偏差，然而，舵機(jī)可以輕松的通過單片機(jī)產(chǎn)生PWM信號(hào)來控制角位移，角度不會(huì)出現(xiàn)偏差，并且與單片機(jī)直接連接使電路更簡單，因此，我選用舵機(jī)來帶動(dòng)傳感器的轉(zhuǎn)動(dòng)。 鍵盤為了節(jié)省I/O口，我選用4x4矩陣鍵盤。報(bào)警電路設(shè)計(jì)報(bào)警模塊主要是由一個(gè)蜂鳴器、一個(gè)三極管和一個(gè)電阻組成。通常工作電流較大，電路上的TTL電平基本上驅(qū)動(dòng)不了蜂鳴器，這需要一個(gè)三極管進(jìn)行放大。ATMEGA16檢測到傳送來的高電平信號(hào)，通過輸出一低電平信號(hào)經(jīng)過三極管放大，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出報(bào)警。7、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 2022年8月26日 第14頁8、結(jié)果分析繪制MATLAB的雷達(dá)圖如圖所示距離測量精度分析檢測速度分析檢測精度分析9、總結(jié) 該超聲波安全系統(tǒng)完成了4-500cm的檢測，在檢測距離時(shí)存在1%的誤差。系統(tǒng)能在三秒內(nèi)檢測到一個(gè)新的對(duì)象，并開啟了報(bào)警和MATLAB雷達(dá)圖的繪制。當(dāng)我