基于单片机的电子护栏设计开题报告

1. 研究目的与意义

电子护栏以其独特的性能，广泛应用于城市建设中，如市政道路维修、水电气底下网管维修、塌方、涉水、危险品区域、疫情区域等需要设置隔离带的地方。本设计采用超声波探测方式，具有可移动、安装方便快捷、机动性强、保护范围可调、对环境要求低、不受白天黑夜光线影响的特点。该电子护栏配有光电报警，可录制语音报警，语音内容可以根据现场情况，用户自行录制。可方便的使用在不同的处置现场，大大提高了电子护栏使用范围。

人们的生产行为、生活方式随着科学技术的不断发展和新技术产品的不断涌现都发生了重大的变化，防护系统的重要性也逐渐被人们所认识和重视。生活水平的日益提高，人们的安全意识也不断提高。国家的“十二五”规划中就包含了中国平安城市建设工程的开展，使得电子围栏安全防扩系统得到广泛的应用，国际国内市场上的电子围栏产品也是种类繁多。

通过本次毕设能够更贴近现代技术的发展需求，让学生多地接触到新电路组成与设计方面的知识，提高其工程设计能力和创新能力。

2. 课题关键问题和重难点

本设计题目为基于单片机的电子护栏设计，主要设计广泛应用于城市建设的一个电子护栏，如市政道路维修、水电气底下网管维修、塌方、涉水、危险品区域、疫情区域等需要设置隔离带的地方。采用超声波探测的方式，因为超声波在距离检测方面的较准确定位。由于超声波遇到障碍物时发生像光一样的反射和散射，在经过多次发射之后再回到超声波检测端口，会产生误差，从而影响对距离的检测，进而影响对障碍物的较准确定位。该设计要求精度优于2cm，并采用录制语音模块报警和光电报警提示。

难点：

(1) 根据设计指标要求完成器件的选型及相关信号扩展电路设计，包括超声波传感器、单片机等的选择及扩展电路设计，使之能适应所先单片机信号电平要求，便于与后续电路接口；

3. 国内外研究现状（文献综述）

电子围栏概念最早出现在十九世纪，最早的电子围栏实际就是通电的铁丝网，主要用在监狱等特殊场所，用于防止犯人越狱。此后电子围栏概念逐渐被人们接受，其技术在畜牧业发达的新西兰、美国和欧洲得到迅速发展。十九世纪末至二十世纪上半叶，欧洲的牧人为了放牧的需要，在放牧的区城周围拉根导线通上直流电，组成一种简单的“电子围栏”。

为了阻止牲畜的横冲直撞，新西兰人比尔#8226;加拉格尔在早期电子围栏的基础上，于1930年发明出了一种能产生脉冲高电压的系统，到了1938年比尔#8226;加拉格尔将他的发明进一步发展成为脉冲式电子围栏。这种具有电击威慑和实体阻挡功能的脉冲式围栏，长期被用于畜牧业，是防止牲畜或野生动物逾越的电障碍物。直到上世纪九十年代中后期，国外出现了具有断路报警功能的脉冲式围栏。当围栏的金属导线被扯断，造成开路时．围栏会立即报警。由于具备了报警功能，这种脉冲式围栏开始被欧美一些国家逐步应用到动物保护区、军事设施、博物馆等人烟稀少的社会特定领域。

脉冲式电子围栏在问世后的大约六十年中，技术上处于缓慢发展状态，因而它的应用领城一直受到严重局限。后来围栏有了新的改进，一种不仅在断路状况下报警，在短路状况下也能发出报警的脉冲式围栏产品开始出现。当围栏的两根平等相邻的金属导线触碰在一起，形成回路短路时，围栏主机也会产生报警。这种改进型脉冲式围栏直至今日仍然在国内外市场上流行。

4. 研究方案

本设计采用单片机，并选用合适的超声波传感器模块，超声波测距传感器测距，超声波测距原理是在超声波发射装置发出超声波，它的根据是接收器接到超声波时的时间差，与雷达测距原理相似。 超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。由于超声波也是一种声波, 其声速c与温度有关,在使用时,如果温度变化不大,则可认为声速是基本不变的。常温下超声波的传播速度是334米/秒,但其传播速度v易受空气中温度、湿度、压强等因素的影响,其中受温度的影响较大，如温度每升高1℃,声速增加约0.6米/秒。如果测距精度要求很高,则应通过温度补偿的方法加以校正，声速确定后,只要测得超声波往返的时间,即可求得距离，这就是超声波测距仪的机理。

超声波模块采用io口trig触发测距，给最少10us的高电平信呈。模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回；有信号返回，通过io口echo输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声 波从发射到返回的时间。测试距离=(高电平时间*声速(340m/s))/2

硬件连接如下：

5. 工作计划

第 1 周 接受任务书，领会课题的含义，按要求查找相关文献资料，翻译相关英文文献资料；

第 2 周 阅读相关资料，理解有关内容，写出开题报告；

第 3 周 确定传感器、检测电路，参阅有关资料，分析电路工作原理；