基于單片機的倉儲貨運車防撞控制與報警系統

許志+馬洋錦+王雷

【摘 要】為了避免貨運車輛在倉庫等類似環境中發生擦碰事故，設計了一種基于US100超聲波測距模塊和AT89C51單片機的適用于倉儲貨運車輛的防撞與報警系統。

【關鍵詞】AT89C51單片機；US100超聲波模塊

0 引言

貨運車進入倉庫里面時，由于倉庫空間狹小，甚至貨物堆積比較混亂，導致倉庫內部的行駛環境比較惡劣。即使司機在倉庫中緩慢小心地行駛，也難免會發生碰撞，導致貨物以及車輛地損傷，進而帶來不必要地損失。因此，設計一種可以在倉庫里面運用的防撞與報警系統就顯得比較迫切。因此，本文設計了一種基于單片機的倉儲貨運車防撞控制與報警系統，該系統可以放置于司機的視線盲區，當車輛與貨物達到一定距離時，就可以發出警報并且制動。而AT89C51與US100以及設計的整體電路性能可靠，價格低廉，很適合在倉儲環境中使用。

1 系統的基本原理

本系統先利用單片機發出控制信號使US100超聲波測距模塊發出超聲波，再由超聲波模塊接收遇到障礙物而反射回來的超聲波，利用從發出超聲波直到接收到反射回來的超聲波之間的時間差，單片機就能計算出車輛與貨物之間的距離，再利用單片機控制LCD1602顯示距離，并酌情進行制動與報警。

2 硬件設計

2.1 超聲波模塊

本系統所使用的超聲波模塊是US100超聲波測距模塊。US100超聲波測距模塊價格低廉，并且直接利用該模塊可以簡化硬件電路的設計和軟件的設計，使整個系統得以簡化。

US100超聲波測距模塊能進行0—4.5m的非接觸測距，其靜態功耗低于2mA，由于溫度的不同會對超聲波測距的結果產生誤差，所以該模塊還自帶溫度傳感器對電平觸發測距方式的結果進行校正，以減小溫度造成的誤差。US100超聲波測距模塊具有電平觸發測距和串口觸發測距兩種方式，本系統采用其電平觸發測距方式。

US100超聲波測距模塊獲得回響信號后，單片機就能獲得超聲波從發射出去到遇到障礙物被反射回超聲波測距模塊所需要的時間，利用公式：

便可計算出超聲波測距模塊與障礙物之間的距離。

2.2 單片機

由于本系統所需要進行的數據處理和運算較簡單，控制外部設備所需要的I/O也比較少，所以選擇AT89C51單片機。

AT89C51單片機內部具有兩個定時/計數器，在程序設計時正好一個用于控制超聲波模塊發出超聲波，另一個用于產生PWM信號以控制速度。其所具備的I/O端口數與其內部的RAM、ROM空間很適合本系統的開發。并且其程序設計簡單，錄入方便，可以在不同的倉庫環境下很方便地修改程序。AT89C51價格便宜而且性能穩定耐用，很是適合像倉庫這種環境比較復雜的場合。

3 軟件設計

本系統的軟件是基于keil C的單片機C語言。單片機C語言是在C語言的基礎上開發的一種適用于對單片機進行編程的語言。相對于傳統的匯編語言來說，單片機C語言更加符合正常語言的形式，對程序員的要求大大降低，而且單片機C語言和匯編語言一樣具有強大的機器級的控制能力，使系統的運行更加可靠。

本系統的程序中包括了主函數（用于初始化定時器與執行調用函數）、超聲波定時器中斷函數、距離計算及顯示調用函數、PWM速度控制函數。程序的流程圖如下：

4 proteus仿真

由圖5的仿真結果可知，當距離在1米以上時，電機轉動，系統沒有減速。

由圖6的仿真結果可知，當距離在0.6米（設定閥值）一下時，系統減速至電動機停轉。

5 實驗結果

由上圖7可知，當距離大于設定閥值時，系統未減速（輪胎齒模糊不可見，說明輪胎在轉）。

由上圖8可知，當系統小于設定閥值時，系統已減速到停止（輪胎齒清晰可見說明輪子不在轉）。

6 結束語

該系統已經經過試驗驗證，系統的可靠性良好，減速和報警措施實施及時，可以運用于實際的生產與生活中。

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[責任編輯：朱麗娜]