基于AVR单片机的超声波安全系统设计资料

1、长春理工大学2013年6月19日2022年8月26日 第1页基于AVR单片机的超声波安全系统设计2022年8月26日 第2页 研究的背景 研究的目的及意义 国内外现状 系统概述 设计的思路 系统的硬件设计 系统的软件设计 总结 目 录 结果分析 1、研究的背景 随着经济的飞速发展，社会的不断进步，人们的生活水平总体也一直呈现上升趋势。但是，社会结构和社会治安问题也变得越来越复杂，入室抢劫、偷盗甚至危害生命安全等诸多社会犯罪问题频发。因此，我们的安防意识也在不断增强之中，我国的安全防范事业不再局限于国家要害部门、重要部位和要人的安全保卫,而是真正面向社会、服务民众的安全防范越来越受到社会的关注。

2、因为传统的安防设备功能单一，误报率较高，很大程度上依旧依靠着人力，所 以传统的安防已经不能满足我们的要求了。2022年8月26日 第3页2、国内外现状数字化视频卫星定位生物特征识别3、研究的目的及意义 减少社会犯罪问题。 提高了安防系统的灵敏性，减少误报警情况。 克服了传统家庭安防设备功能单一的不足。 安装简单，不需要时刻依靠人力监控。2022年8月26日 第5页4、系统的概述2022年8月26日 第7页5、设计的思路 本设计要明确超声波检测的原理及其它安全系统的发展状况，从而选出适当的设计方案。 本课题主要了解单片机与外部设备的连接和超声波安全系统的电路原理。 目前要解决的问题是如何实现蜂鸣

3、器的报警、键盘的消抖功能、系统状态功能、PWM对舵机的控制、定时及单片机与其他器件的串口通信。从而进行是否有入侵者的检测，实现报警和相关的数据显示。 2022年8月26日 第8页6、系统的硬件设计 硬件设计根据各部分的要求及元件的性能进行选型，设计出硬件系统的原理框图。硬件设计的主要包括该ATMEGA16单片机、超声波传感器测距模块、键盘、液晶显示部分和舵机。超声波安全系统硬件框图如图所示。ATMEGA16芯片作为系统的主控制器 ATMEGA16有三个定时器、串行RS232和USART。定时器负责调度周期性执行各种任务和PWM信号的产生，产生报警音，并输出PWM信号，通过适当的占空比和频率控制

4、舵机。超声波传感器的选用根据设计需求选用适合的传感器。本设计综合考虑了测量的条件，传感器的性能及传感器的使用条件来选用了URM37v3.2超声波传感器如右图所示。 接口模式：232模式、TTL模式。舵机的选用电机的种类繁多，都是将脉冲信号转换成角位移。但是，步进电机和伺服电机都需要驱动电路才能与单片机相连，并且步进电机由于没有传感器，所以停止角度会出现偏差，然而，舵机可以轻松的通过单片机产生PWM信号来控制角位移，角度不会出现偏差，并且与单片机直接连接使电路更简单，因此，我选用舵机来带动传感器的转动。 键盘为了节省I/O口，我选用4x4矩阵键盘。报警电路设计报警模块主要是由一个蜂鸣器、一个三极管和一个电阻组成。通常工作电流较大，电路上的TTL电平基本上驱动不了蜂鸣器，这需要一个三极管进行放大。ATMEGA16检测到传送来的高电平信号，通过输出一低电平信号经过三极管放大，驱动蜂鸣器发出报警。7、系统的软件设计 2022年8月26日 第14页8、结果分析绘制MATLAB的雷达图如图所示距离测量精度分析检测速度分析检测精度分析9、总结 该超声波安全系统完成了4-500cm的检测，在检测距离时存在1%的误差。系统能在三秒内检测到一个新的对象，并开启了报警和MATLAB雷达图的绘制。当我