基于單片機的超聲波語音測距系統(tǒng)

ID:190577 · 發(fā)表于 2023-8-31 15:18

一、系統(tǒng)方案

超聲波具有指向性強，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測量，如測距儀和物位測量儀等都可以通過超聲波來實現(xiàn)。利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡單、易于做到實時控制，并且在測量精度方面能達到工業(yè)實用的要求，性價比很高。因此在液位、井深、管道長度的測量、移動機器人定位和避障等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

單片機語音系統(tǒng)是以數(shù)字電路為基礎(chǔ)，利用數(shù)字語音電路來實現(xiàn)語音信號的記錄、存儲、還原等任務(wù)。數(shù)字語音電路是一種集語音合成技術(shù)、大規(guī)模集成電路技術(shù)以及微控制器為一體的并在近十幾年迅速發(fā)展起來的一種新型技術(shù)。語音集成電路與微處理器相結(jié)合，具有體積小、擴展方便等特點，具有廣泛的發(fā)展前景，如電腦語音鐘、語音型數(shù)字萬用表、手機話費查詢系統(tǒng)、排隊機、監(jiān)控系統(tǒng)語音報警以及公共汽車報站器等。

隨著經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，汽車這項代步工具也走近越來越多的家庭，與此同時交通擁擠的狀況也越來越嚴(yán)重。伴隨著汽車帶來方便的同時，各種事故也層出不窮，其中追尾、倒車碰撞則占據(jù)了很大一部分比例。而在汽車上安裝一個帶語音報警的測距防撞系統(tǒng)則能很好的幫助解決這一問題。泊車時，系統(tǒng)檢測汽車與障礙物的距離并且利用LCD顯示，當(dāng)距離小于某設(shè)定值時，實時播放距離大小來提醒駕駛?cè)藛T。

二、硬件設(shè)計

原理圖如下：

三、單片機軟件設(shè)計
1、首先是系統(tǒng)初始化
/*********************************************************/
// 1602液晶初始化函數(shù)
/*********************************************************/
void LcdInit()
{
      LcdWriteCmd(0x38);       // 16*2顯示，5*7點陣，8位數(shù)據(jù)口
      LcdWriteCmd(0x0C);       // 開顯示，不顯示光標(biāo)
      LcdWriteCmd(0x06);       // 地址加1，當(dāng)寫入數(shù)據(jù)后光標(biāo)右移
      LcdWriteCmd(0x01);       // 清屏
}
2、液晶顯示程序
/*********************************************************/
// 1602液晶寫命令函數(shù)，cmd就是要寫入的命令
/*********************************************************/
void LcdWriteCmd(uchar cmd)
{
      LcdRs_P = 0;
      LcdRw_P = 0;
      LcdEn_P = 0;
      P0=cmd;
      DelayMs(2);
      LcdEn_P = 1;
      DelayMs(2);
      LcdEn_P = 0;
}
/*********************************************************/
// 1602液晶寫數(shù)據(jù)函數(shù)，dat就是要寫入的數(shù)據(jù)
/*********************************************************/
void LcdWriteData(uchar dat)
{
      LcdRs_P = 1;
      LcdRw_P = 0;
      LcdEn_P = 0;
      P0=dat;
      DelayMs(2);
      LcdEn_P = 1;
      DelayMs(2);
      LcdEn_P = 0;
}
3、按鍵程序
/*********************************************************/
// 按鍵掃描
/*********************************************************/
void KeyScanf()
{
      uchar num1,num2;

      if(KeySet_P==0)                                                       // 判斷是否有按鍵按下
      {
            LcdGotoXY(1,0);                                              // 液晶第二行刷新顯示
            LcdPrintStr("  alarm=    m  ");
            LcdGotoXY(1,8);                                              // 顯示當(dāng)前的報警值
            LcdPrintNum(gAlarm);
            DelayMs(10);                                                 // 消除按鍵按下的抖動
            while(!KeySet_P);                                     // 等待按鍵釋放
            DelayMs(10);                                                       // 消除按鍵松開的抖動
            while(1)
            {
                     if(KeyDown_P==0)                               // 報警值減的處理
                     {
                              if(gAlarm>2)
                                    gAlarm--;
                              LcdGotoXY(1,8);
                              LcdPrintNum(gAlarm);
                              DelayMs(300);
                     }
                     if(KeyUp_P==0)                                     // 報警值加的處理
                     {
                              if(gAlarm<400)
                                    gAlarm++;
                              LcdGotoXY(1,8);
                              LcdPrintNum(gAlarm);
                              DelayMs(300);
                     }

                     if(KeySet_P==0)                                     // 再次按下設(shè)置鍵的判斷
                     {
                              break;
                     }
            }
            LcdGotoXY(1,0);                                              // 液晶恢復(fù)測量時的內(nèi)容顯示
            LcdPrintStr(" S=    m ");

            DelayMs(10);                                                 // 消除按鍵按下的抖動
            while(!KeySet_P);                                     // 等待按鍵釋放
            DelayMs(10);                                                 // 消除按鍵松開的抖動

            num1=gAlarm/100;                                     // 將新的報警值存入到EEPROM里面去
            num2=gAlarm%100;
            Sector_Erase(0x2000);
            EEPROM_Write(0x2000,num1);
            EEPROM_Write(0x2001,num2);
      }
}
4、核心算法程序
/*********************************************************/
// 播放一段語音
/*********************************************************/
void PlaySound(uchar addr)
{
      uchar i;
      SDA=0;
      DelayMs(5);

      for(i=0;i<8;i++)
      {
            SDA=1;
            if(addr&1)
            {
                     DelayMs(3);
                     SDA=0;
                     DelayMs(1);
            }
            else
            {
                     DelayMs(1);
                     SDA=0;
                     DelayMs(3);
            }
            addr>>=1;
      }
      SDA=1;
      while(!BUSY);                               // 等待播放完畢
}

四、 proteus仿真設(shè)計

Proteus軟件是一款應(yīng)用比較廣泛的工具，它可以在沒有硬件平臺的基礎(chǔ)上通過自身的軟件仿真出硬件平臺的運行情況，這樣就可以通過軟件仿真來驗證我們設(shè)計的方案有沒有問題，如果有問題，可以重新選擇器件，連接器件，直到達到我們設(shè)定的目的，避免我們搭建實物的時候，如果當(dāng)初選擇的方案有問題，我們器件都已經(jīng)焊接好了，再去卸載下去，再去焊接新的方案的器件，測試，這樣會浪費人力和物力，也給開發(fā)者帶來一定困惑，Proteus仿真軟件就很好的解決這個問題，我們在設(shè)計之初，就使用該軟件進行模擬仿真，測試，選擇滿足我們設(shè)計的最優(yōu)方案。最后根據(jù)測試沒問題的仿真圖紙，焊接實物，調(diào)試，最終完成本設(shè)計的作品。

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