基于單片機的倒車防撞預警系統設計

黃川　朱林

摘 要:本設計以AT89C51單片機為核心設計并制作了一種倒車防撞預警系統。通過超聲波測距,在倒車遇到障礙物時能夠提前預警。該系統主要包括超聲波發射和接收電路,蜂鳴器預警電路,LCD液晶顯示電路。軟件編程采用C語言,具有功耗低,成本低等特點。

關鍵詞:倒車防撞 超聲波測距

中圖分類號:TP31 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)10(c)-0177-01

基于AT89C51單片機的倒車防撞報警系統由單片機內部系統、外部測距系統和報警系統等組成,其中外部測距系統設計是該設計的主要環節。

超聲波是一種振動頻率高于聲波的機械波,它具有頻率高,波長短,繞線現象小,特別是方向性好,能夠成為射線定向傳播等特點。因為超聲波指向性很強且環保節能,在各種介質中的傳播距離遠,故而超聲波經常會被用來進行距離測量。超聲波檢測通常比較迅捷,在實時控制方面比較容易掌握,并且測量精度較高,因此本設計選用超聲波測距。

1 方案的選擇與論證

1.1 測距模塊

測距模塊采用超聲波測距。由超聲波的發射電路發射超聲波,超聲波在空氣中傳播至障礙物后發生反射,反射的回波經空氣傳播給超聲波接收換能器接收并轉換成電信號,再經濾波、放大、整形后,轉換成可由單片機測量的信號,并計算出距離。經發射器發射出長約6 mm,頻率為40 kHz的超聲波信號。此信號被物體反射回來由接收頭接收,接收頭實質上是一種壓電效應的換能器。它接收到信號后產生mV級的微弱電壓信號。本次設計采用HC-SR04超聲波模塊。

1.2 預警模塊

預警模塊采用蜂鳴器預警,當小車距障礙物的距離低于警戒距離時,蜂鳴器就發出聲音報警。

1.3 顯示模塊

液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規模集成電路直接驅字符型顯示、易于實現全彩色顯示的特點。

2 硬件的設計與實現

2.1 系統硬件模塊

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

2.2 超聲波發射與接收電路

該電路簡單實用,通過兩級放大,增強接收信號,比較適合本設計需要。

測距系統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,前方測距電路的輸入端接入單片機P1.0端口,當單片機執行程序后,從P1.0端口會輸出一個40 kHz的脈沖信號,經過三極管T放大,從而驅動超聲波發射頭UCM40T,發出40 kHz的脈沖超聲波,并且會持續發射200 μs。右側和左側的測距電路輸入端分別接入P1.1和P1.2端口,其原理和前方測距是相同的。

2.3 蜂鳴器預警電路

語音報警作為測量儀器的輸出是一種很直觀,易懂的形式,人機界面友好。考慮到駕駛員在倒車時一般無暇顧及車上的儀表,注意力在車的后方,故設計采用了語音報警。當車距離障礙物的距離小于一定范圍使語音警報系統發出滴滴的叫聲提醒司機注意安全。這時,司機將及時注意顯示器上的距離數字,從而使司機避免了車遇障礙物相撞。

3 軟件的設計與實現

系統的軟件設計采用C語言,基于模塊化思想,在編寫過程中,通過主程序調用各模塊子程序,使主程序比較簡單,可讀性強,結構清晰,層次明確。

主程序流程圖如圖2所示。

4 實物測試

正常工作時,將障礙物置于距離感應器件0.03 m的地方,該系統出現報警并且顯示出障礙物距離。經多次測試,本次設計精度能夠達到1 cm～6 m的距離,能夠在設定的距離2 m內報警。

5 結論

本設計通過軟件和硬件相結合實現了基于單片機的倒車防撞預警系統的設計,具體實現了超聲波測距、蜂鳴器預警以及LCD液晶顯示的幾大功能。利用較少的幾個模塊解決了生活中的實際問題,具有一定的社會應用價值。

參考文獻

[1] 陳瑩.基于單片機的超聲波測距系統[D].華中科技大學碩士學位論文,2004:4.

[2] 李麗霞.單片機在超聲波測距中的應用[J].電子技術,2002:117.

[3] 董子和,李永輝.超聲波測距系統的建立及其在汽車防撞系統的應用[J].汽車電器,1997:15-16.

[4] 雷輝.基于AT89C51的智能防撞報警器設計[J].電氣時代,2005:89.