基于單片機(jī)的倒車防撞預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

黃川　朱林

摘 要:本設(shè)計(jì)以AT89C51單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)并制作了一種倒車防撞預(yù)警系統(tǒng)。通過(guò)超聲波測(cè)距,在倒車遇到障礙物時(shí)能夠提前預(yù)警。該系統(tǒng)主要包括超聲波發(fā)射和接收電路,蜂鳴器預(yù)警電路,LCD液晶顯示電路。軟件編程采用C語(yǔ)言,具有功耗低,成本低等特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞:倒車防撞 超聲波測(cè)距

中圖分類號(hào):TP31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2012)10(c)-0177-01

基于AT89C51單片機(jī)的倒車防撞報(bào)警系統(tǒng)由單片機(jī)內(nèi)部系統(tǒng)、外部測(cè)距系統(tǒng)和報(bào)警系統(tǒng)等組成,其中外部測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)是該設(shè)計(jì)的主要環(huán)節(jié)。

超聲波是一種振動(dòng)頻率高于聲波的機(jī)械波,它具有頻率高,波長(zhǎng)短,繞線現(xiàn)象小,特別是方向性好,能夠成為射線定向傳播等特點(diǎn)。因?yàn)槌暡ㄖ赶蛐院軓?qiáng)且環(huán)保節(jié)能,在各種介質(zhì)中的傳播距離遠(yuǎn),故而超聲波經(jīng)常會(huì)被用來(lái)進(jìn)行距離測(cè)量。超聲波檢測(cè)通常比較迅捷,在實(shí)時(shí)控制方面比較容易掌握,并且測(cè)量精度較高,因此本設(shè)計(jì)選用超聲波測(cè)距。

1 方案的選擇與論證

1.1 測(cè)距模塊

測(cè)距模塊采用超聲波測(cè)距。由超聲波的發(fā)射電路發(fā)射超聲波,超聲波在空氣中傳播至障礙物后發(fā)生反射,反射的回波經(jīng)空氣傳播給超聲波接收換能器接收并轉(zhuǎn)換成電信號(hào),再經(jīng)濾波、放大、整形后,轉(zhuǎn)換成可由單片機(jī)測(cè)量的信號(hào),并計(jì)算出距離。經(jīng)發(fā)射器發(fā)射出長(zhǎng)約6 mm,頻率為40 kHz的超聲波信號(hào)。此信號(hào)被物體反射回來(lái)由接收頭接收,接收頭實(shí)質(zhì)上是一種壓電效應(yīng)的換能器。它接收到信號(hào)后產(chǎn)生mV級(jí)的微弱電壓信號(hào)。本次設(shè)計(jì)采用HC-SR04超聲波模塊。

1.2 預(yù)警模塊

預(yù)警模塊采用蜂鳴器預(yù)警,當(dāng)小車距障礙物的距離低于警戒距離時(shí),蜂鳴器就發(fā)出聲音報(bào)警。

1.3 顯示模塊

液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)字符型顯示、易于實(shí)現(xiàn)全彩色顯示的特點(diǎn)。

2 硬件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)硬件模塊

系統(tǒng)總體分為:中央控制芯片,電源模塊電路,超聲波發(fā)射和接收電路,蜂鳴器預(yù)警電路,顯示電路等部分。系統(tǒng)總體方框如圖1所示。

2.2 超聲波發(fā)射與接收電路

該電路簡(jiǎn)單實(shí)用,通過(guò)兩級(jí)放大,增強(qiáng)接收信號(hào),比較適合本設(shè)計(jì)需要。

測(cè)距系統(tǒng)中的超聲波傳感器采用的是壓電陶瓷傳感器,其工作電壓為40 kHz的脈沖信號(hào),前方測(cè)距電路的輸入端接入單片機(jī)P1.0端口,當(dāng)單片機(jī)執(zhí)行程序后,從P1.0端口會(huì)輸出一個(gè)40 kHz的脈沖信號(hào),經(jīng)過(guò)三極管T放大,從而驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)射頭UCM40T,發(fā)出40 kHz的脈沖超聲波,并且會(huì)持續(xù)發(fā)射200 μs。右側(cè)和左側(cè)的測(cè)距電路輸入端分別接入P1.1和P1.2端口,其原理和前方測(cè)距是相同的。

2.3 蜂鳴器預(yù)警電路

語(yǔ)音報(bào)警作為測(cè)量?jī)x器的輸出是一種很直觀,易懂的形式,人機(jī)界面友好。考慮到駕駛員在倒車時(shí)一般無(wú)暇顧及車上的儀表,注意力在車的后方,故設(shè)計(jì)采用了語(yǔ)音報(bào)警。當(dāng)車距離障礙物的距離小于一定范圍使語(yǔ)音警報(bào)系統(tǒng)發(fā)出滴滴的叫聲提醒司機(jī)注意安全。這時(shí),司機(jī)將及時(shí)注意顯示器上的距離數(shù)字,從而使司機(jī)避免了車遇障礙物相撞。

3 軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用C語(yǔ)言,基于模塊化思想,在編寫過(guò)程中,通過(guò)主程序調(diào)用各模塊子程序,使主程序比較簡(jiǎn)單,可讀性強(qiáng),結(jié)構(gòu)清晰,層次明確。

主程序流程圖如圖2所示。

4 實(shí)物測(cè)試

正常工作時(shí),將障礙物置于距離感應(yīng)器件0.03 m的地方,該系統(tǒng)出現(xiàn)報(bào)警并且顯示出障礙物距離。經(jīng)多次測(cè)試,本次設(shè)計(jì)精度能夠達(dá)到1 cm～6 m的距離,能夠在設(shè)定的距離2 m內(nèi)報(bào)警。

5 結(jié)論

本設(shè)計(jì)通過(guò)軟件和硬件相結(jié)合實(shí)現(xiàn)了基于單片機(jī)的倒車防撞預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì),具體實(shí)現(xiàn)了超聲波測(cè)距、蜂鳴器預(yù)警以及LCD液晶顯示的幾大功能。利用較少的幾個(gè)模塊解決了生活中的實(shí)際問(wèn)題,具有一定的社會(huì)應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳瑩.基于單片機(jī)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)[D].華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文,2004:4.

[2] 李麗霞.單片機(jī)在超聲波測(cè)距中的應(yīng)用[J].電子技術(shù),2002:117.

[3] 董子和,李永輝.超聲波測(cè)距系統(tǒng)的建立及其在汽車防撞系統(tǒng)的應(yīng)用[J].汽車電器,1997:15-16.

[4] 雷輝.基于AT89C51的智能防撞報(bào)警器設(shè)計(jì)[J].電氣時(shí)代,2005:89.