当装置电源接通，开始发射脉冲式声波时，单片机由于连接“发射信号输入”的端口P3.2接收到中断信号而触发单片机计时器开始计时。超声信号发送完毕，延时1MS避开盲区后使装置处于待接收状态。当接收到超声波返回信号时，接收部分三极管U7输出端从高电平变为低电平时，通过“接收信号输入”端口P3.3触发单片机转入外部中断子程序，实现结束计时，并将实际定时时间与各种报警距离对应的预先设定报警时间进行比较，若小于相应预设报警时间就自动拨号报警，否则返回等待定时溢出，重复循环。下一个脉冲周期时，又开始重新计时，如此反复。流程图中延时1ms才开中断端口P3.3主要是要避免接收探头直接收到发射探头发出的信号，剔除这种干扰信号。主程序的流程图如图5所示。
主程序的流程图
点击此处查看全部新闻图片
为了适应各种不同的需要，本装置设定了三种不同的报警距离，分别为3米，4米和5米。它们对应的报警时间由公式t=2s/c可推得(s为预设的报警距离，c为室温时的超声波在空气中传播速度)。三种报警距离互不干扰，独立报警，只要接收部分接上对应的报警距离接头就会产生相应的报警防控范围。
机械转动部分
两种最优方案的主要区别在机械转动部分，在实际应用中可以根据实际情况来选择。下面将具体介绍机械转动部分以及两种方案的不同点和各自的优势。
采用机械转动改变了传统的点对点或者点对面的小范围监控，通过转动来进行360度扫描监控，实现点对体的大范围监控。还可以根据实际情况需要，在0~360度中选取一个范围来监控。又使超声波探头的倾斜度可在0~90度范围内调整，由此改变监控高度，实现从高到低地扫描监控。我们所用的转动带动器是新加坡产的可调频率马达MMI-6S2L(体积是2cm×2cm×2cm),使用的是12V直流电压，无噪音。装置每秒钟转动两周，即2Hz。通过计算可知在声波传播到5米的地方往返一次所用的时间内，探头转动约20度。为此安装探头时让发射和接收两个探头分开一个小角度，加上探头宽度，则很容易达到20度的转角。根据实际的情况和环境，可以做出不同的范围和角度调整。我们选择的两种最优方案如下：
方案一
超声波探头在360度范围内转动工作，倾斜度约50度，主要适用于大范围的监控。假如为室内监控，即可安装在天花板中间位置，则实际监控范围最大能达到高3米，半径4米。此方案的特点是监控范围大，效率高，但需通过外观设计和天花板改造等提高其隐蔽性。
方案二
超声波探头只是在60度的范围内转动工作，倾斜度约50度。这个方案适用于安装在墙角等隐蔽地方，最大可达到高3米，半径4米，弧度为90度的有效监控。这个方案比较不错，不仅隐蔽性好，监控范围也不小。与方案一相比，方案二只要增加一个由555组成的可控方波发生器，并且调整其占空系数为17％即可。但安装时需要调整该方波发生器的周期和马达的周期一致。
自动报警部分
当探头探出有不明物体或人闯入监控范围时，单片机就会把指令传给自动报警部分，报警器开始工作。因为我们往往是没有人在现场看护的情况下才要启动这个超声波安全防控装置。故我们认为单单发出警铃等声音来吓唬侵犯者是不足够的，而且警铃装置可能会让侵犯者在短时间内还没有引起人们注意时被破坏掉。而我们研制的装置的自动报警部分是由自动拨打110报警电话系统组成的，不会引起侵犯者的注意而自动报警，让警察有时间包围现场，来个瓮中捉鳖，人赃俱获。
本自动报警系统原理是经单稳态触发器带动继电器J(改装在电话机中)，该继电器J有三对常开触点：J1用于模拟摘机，把它连到电话叉簧开关上；J2用于事先拨打的存储器号码110，并把它连到定时器和重拨键(REDIAL)上；J3用于开启随录随放语言模块。图6所示自动报警过程如下：当发生盗贼进入监控范围时，单片机输出指令使单稳态触发器带动继电器J开始工作。首先是J1闭合，电话摘机，同时J2闭合，自动拨出110，由于J3与J1，J2是同时闭合的，语音模块也已经开始工作，所以当拨出的110报警电话接通后，就能听到语音模块一遍又一遍地发出事先录进去的语段，如发案地点、具体门牌号及“我家有贼”、“我店有贼”等语音信号。定时器的作用是防止电话占线，每隔一段时间就会重拨一次，直到有人来把自动报警系统复位，使之又处于待报警状态。
自动报警系统原理
点击此处查看全部新闻图片
用于改造的电话必须是具有存储健和重拨键的电话，不能用免提电话，以免摘机后发出音响惊动侵犯者。存储的电话号码，除110外，也可以是物业管理公司保安部、工作单位保安部等安全管理部门的电话。还有要注意的是监控现场有工作人员或其他非监控对象时要断开控制开关，以免错误报警。
结语
本装置原理简单，效果显著，能够实现大范围的监控，并且能通过调整来适应不同的环境，抗干扰和隐蔽性都不错，还有实用的自动拨号报警功能。下一步我们努力的方向是：提高工作精度，减少误差，减小体积。我们将寻找代替接收部分放大，检波，滤波等功能的集成IC块，如LM1808，LM1812,SB5027等，这样不仅可以减小体积，提高精度，还可以减少调试难度。此外，在制作技巧方面会加以改进，在外观设计方面也加以包装，以提高灵活性和隐蔽性，方便推广。
