论文总字数：25024字

摘 要

小孩天性好动，容易被新鲜的事物吸引，不经意间就消失在大人视野里，容易发生意外。小孩防丢器可以实现在小孩距离大人过远或被挡时报警，提醒家长注意小孩的安全。

本文设计的小孩防丢器通过超声波测距，判断两者之间是否超出安全距离，中间是否有遮挡。如果小孩与大人的距离过远则蜂鸣器响起，提醒大人注意小孩的安全；或者中间有遮挡，大人视野遭到阻碍，则发出报警信号，再次提醒大人。根据设计内容和功能选择了STC系列的89C52芯片作为整个电路的控制源，单片机控制超声波模块HC-SR04发射超声波，等待回波，根据持续时间来计算距离，通过LED数码管显示数据。单片机通过导线与外部电路和报警模块连接构成了整个电路。整个系统包括超声波测量距离，距离的判断，状态的显示，报警的控制，设定距离的调整等功能。测试结果表明，该系统可以实现预设定的功能，而且可靠性和准确度均较高。

关键词：单片机 超声波 测距 报警

Design and implementation of SCM based on anti lost child

ABSTRACT

Active is the nature of children, children are easily attracted by new things,easy to fade in the adult’s vision,prone to accidental injury.Anti-lost child can achieve in children from the adults too far or gear when the alarm to alert parents to pay attention to the safety of children.

This design of child anti lost by ultrasonic ranging, whether or exceeds a safe distance between the two, if the middle block. If the distance between children and adults too far the buzzer sounded to remind adults pay attention to the safety of children; or the middle of a block, adult vision was hampered, an alarm signal to remind adults again. According to the design content and features selected STC series of 89C52 chip as the whole circuit of control, microprocessor controlled ultrasonic module HC-SR04 ultrasonic waves, waiting for echo to calculate the distance based on the duration of the display data through LED digital tube. SCM is connected by wires to an external circuit and alarm modules constitute the entire circuit. The system includes an ultrasonic distance measurement to determine distance, showing the status of the alarm control, set to adjust the distance of other functions. Test results show that the system can achieve a programmed functions, but also the reliability and accuracy are high.

Keywords: Microcontroller; Ultrasonic; Ranging; Alarm

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

目 录 III

第一章 引 言 1

1.1 设计简介 1

1.2 设计内容 2

1.3 本论文的结构安排 2

第二章 方案论证 3

2.1 系统的功能 3

2.2 系统方案的选择 3

2.2.1 主控芯片设计方案 3

2.2.2 测距模块设计方案 4

2.2.3 显示模块设计方案 5

第三章 硬件设计 6

3.1 总体电路框图设计 6

3.2 主要元器件介绍 7

3.2.1 主控芯片STC89C52 7

3.2.2 超声波传感器 7

3.2.3 LED数码管 8

3.3 模块电路设计 9

3.3.1 单片机最小系统 9

3.3.2 电源接口电路设计 11

3.3.3 LED数码管显示驱动设计 11

3.3.4 按键控制模块设计 12

3.3.5 小孩超声波传感器设计 13

3.3.6 蜂鸣器报警模块设计 14

3.3.7 小孩回波控制模块设计 14

3.3.8 大人超声波传感器设计 15

第四章 软件设计 17

4.1 软件设计原理流程图 17

4.2 软件编程构成 19

第五章 电路调试 26

电路调试 26

总 结 29

参考文献 30

附 录1 系统程序 32

附 录2 设计总图 39

致 谢 40

第一章 引 言

1.1 设计简介

如今工业越来越机器化，人们对机器人的认识也慢慢从工业生产移到了日常生活中。机器人通过传感器系统测得前面障碍物和周围的距离，然后根据距离来实现拐弯、自动捕捉正确路线、测量距离等功能。超声波传感器在测量距离方面比其他测距方式而言，制造价格比较低廉，而且在准确度方面也比较高，不容易受外界因素干扰，易于携带和操作使用。把它和红外、灰色传感器等构成在一起，实现机器人避让障碍物和寻找路线功能。超声波因为其在方向上性能较强而且在传播的过程中损耗小，在介质中可以实现较远距离的传播。它主要应用于防碰撞倒车、测距仪、水平测量、移动机器人的发展、楼房建造现场以及一些工业制造厂。目前，测量距离普遍运用的超声波是基于其在中等距离传输中能量消耗较慢的特点，使在很多领域当中都较为广泛的运用。尤其在工业生产当中，由于其测距快速、便于携带，相对其他测距仪器来说，它的计算更加容易。因此超声波测距可以在此领域中游刃有余。例如：测距仪和液位测量都是建立在超声波的特性之上来实现相应功能的。如今在制造过程中，能够自主避开四周的障碍物是作为移动机器人做的首要条件。超声波测距系统功能其实是给机器人关于前后左右距离的信息，机器人根据这些信息来执行任务。不断通过对超声波进行研究，已经设计和制造一系列超声波发生器。根据产生原理超声波测距可以详细分为电气式和机械式两种测试原理。其中电气式超声波测距是通过压电等技术上产生超声波。机械系统有加尔长笛、口哨和长笛等空气旋转流体产生超声波。选择方式不同，高频超声波的功率和声学性质也不同。本设计中准备采用的是通过压电产生超声波的传感器。

近年来，小孩在公共场所走失，受到不法侵害的事情越来越多。车流量较多的十字路口，密集的人流，随时随地出现的车辆，潜移默化地成为了危险地段。小孩防丢器能够在当小孩被遮蔽物遮挡或在安全距离之外时，及时地提醒大人，提高安全意识，注意小孩所在的地方是否有危险，确保小孩在安全环境中，以免意外发生。

1.2 设计内容

本文简单论述了二种单片机的特点及功能，具有测距功能的激光、红外线、超声波各自的原理和优劣势，以及对显示电路的选择。根据设计要求的实际情况最终选择了STC系列的STC89C52作为控制芯片，选择具有测距功能的HC-SR04作为测距元件。本设计主要功能是通过超声波测距来实现，因此后文具体详述了其工作原理。对于设计中的电源模块和报警模块等，在本设计中只做了简单的介绍，并没做详细的分析。本文论述流程：硬件部分阐述了单片机最小系统连接图及功能，超声波模块工作原理，回波控制器设计原理，对于显示模块和报警模块也做了简单的解释；软件部分主要写明主程序和子程序的流程图和简单介绍。

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