基于超聲波測距技術(shù)的車輛防剮蹭預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計

郝玉楠，紀(jì)昕洋，馬晴

（沈陽城市建設(shè)學(xué)院信息與控制工程系,遼寧沈陽,110000）

1　超聲波測距技術(shù)概述

1.1　超聲波測距原理

超聲波測距根據(jù)反射原理測量與物體之間的距離，所測的距離一端為超聲波傳感器，另一端為能反射超聲波的物體。測量物體時，超聲波發(fā)射器向反射物發(fā)射超聲波，在發(fā)射時刻的同時開始計時，超聲波在空氣中遇到障礙物立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計時，利用超聲波在介質(zhì)中的傳播速度和計時時間就能計算出兩端的距離。

測量距離：D=1/2vt

v：超聲波的傳播速度（超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s）

1/2t:超聲波從發(fā)射到接收到發(fā)射信號時間的一半

超聲波會受溫度、氣流、材質(zhì)等影響；超聲波測距如欲達到一定精度，需要復(fù)雜的外圍電路支持。

1.2　超聲波測距技術(shù)的實現(xiàn)

利用51單片機及HC-SR04超聲波測距模塊實現(xiàn)超聲波的發(fā)射與接收，采用LCD1602顯示所測距離。

單片機控制系統(tǒng)51系列AT89C51單片機，該單片機工作性能穩(wěn)定，價格低，操作簡易，貨源充足，支持工具很容易找到，市場應(yīng)用廣泛。超聲波測距的軟件設(shè)計主要由主程序、超聲波發(fā)生子程序、超聲波接收程序及顯示子程序組成。超聲波發(fā)射模塊和接收模塊采用HC-SR04超聲波測距模塊，該模塊性能穩(wěn)定，測量距離精確，精度高，測距精度可達到3mm非接觸式距離感測功能，可以滿足設(shè)計要求。顯示模塊采用LCD1602，它是專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等字符，且與單片機的接口簡單，操作方便。超聲波測距傳感器數(shù)據(jù)處理簡單可靠、準(zhǔn)確性高，同時環(huán)境適應(yīng)能力強，不容易損壞，構(gòu)造簡易，所占空間小，造價低，不僅不會影響車的美觀性，還能減少車輛改造的成本。

圖1　超聲波測距技術(shù)

1.3　超聲波測距的研究現(xiàn)狀

超聲技術(shù)是我國重點發(fā)展和推廣的新技術(shù)，由于超聲波指向性強,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。利用超聲波檢測距離,設(shè)計比較方便，計算處理也較簡單，并且在測量精度方面也能達到日常使用的要求。

超聲波測距采用非接觸式測量方法,能避免光線、顏色以及電、磁場的干擾，同時設(shè)備簡單、成本低，關(guān)于超聲波測距系統(tǒng)的研究也在不斷發(fā)展。

因車輛盲區(qū)而導(dǎo)致的車門兩側(cè)剮蹭問題已經(jīng)成為更多人關(guān)注的焦點，我們將超聲波測距技術(shù)巧妙地應(yīng)用到了車門剮蹭問題當(dāng)中，相信一定是超聲波測距技術(shù)的一大創(chuàng)新。

1.4　超聲波測距技術(shù)擬解決的關(guān)鍵問題

本文是以Arduino的電子原型平臺為基礎(chǔ)，使整個項目的研究簡單化。整個項目不但在現(xiàn)有的車輛上進行改造，而且可以在車輛的初期設(shè)計中加入本系統(tǒng)，所有的裝置都要考慮到與車輛的融合性，要做到不會影響車輛美觀，對車輛不會造成很大改變。

擬解決的關(guān)鍵問題：（1）研究超聲波測距傳感器的原理，傳感器須滿足車輛工作的環(huán)境溫度，抗磨損度的要求；（2）利用Arduino把超聲波測距傳感器和人體紅外傳感器得到的數(shù)據(jù)在LED顯示屏上準(zhǔn)確顯示出來。

2　超聲波測距技術(shù)在車門兩側(cè)的應(yīng)用

2.1　車門兩側(cè)盲區(qū)概述

近年來，汽車保有量增加，車輛所帶來的問題也日益增多，而汽車剮蹭問題使許多司機更加束手無策。由于車輛固有問題，司機并不能判斷出車門和障礙物的距離，大大增加了剮蹭事故發(fā)生的可能性，為人們的日常生活帶來了很大困擾。

2.2　超聲波測距技術(shù)與顯示模塊（LCD1602）、蜂鳴器的組合應(yīng)用

車輛智能預(yù)警裝置主要由超聲波測距模塊、顯示模塊及蜂鳴器構(gòu)成。將超聲波測距裝置安置在車門固定不動的位置，以保證測得的距離數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，能更準(zhǔn)確判斷車輛與障礙物的距離。顯示模塊則放在車門內(nèi)側(cè)，保證車主能看到距離的數(shù)值，蜂鳴器則放置在車體內(nèi)部，車主可以聽見提示聲音。

當(dāng)車體車門一側(cè)有障礙物時，超聲波發(fā)射器向障礙物發(fā)射超聲波，超聲波接收器收到反射波，利用計算距離公式得到距離，并在顯示模塊（LCD1602）顯示距離，可根據(jù)車輛自身設(shè)置安全距離，當(dāng)超過安全距離時，蜂鳴器警報。

整個預(yù)警裝置以超聲波測距技術(shù)為核心應(yīng)用于車輛車門防剮蹭預(yù)警，利用HC-SR04超聲波測距模塊操作簡易、性價比高的特點，能夠廣泛應(yīng)用于各個車輛，帶來極大社會價值。

3　結(jié)語

本文針對車門剮蹭問題，進行闡述說明，并提出利用超聲波測距智能預(yù)警系統(tǒng)解決這一問題，詳細解釋了超聲波測距原理和超聲波測距系統(tǒng)中各元件在車體上所安裝的位置及作用，具有創(chuàng)新性和實用性。