倒車雷達系統設計

管清望

摘 要： 隨著社會的經濟發展，國民經濟的上升，越來越多的汽車走進每個家庭。各種交通狀況也隨之出現，倒車撞車事件也時有發生，因此人們在享受開車帶來的方便快捷的同時也提高了安全意識，各種傳感器開發和利用，倒車雷達系統應運而生。

關鍵詞： 倒車雷達；超聲波；單片機

本系統設計主要針對倒車時司機看不到車后物體和盲區問題而設計，其具有成本低，精度高，實用性強等特點。

一、設計方案論證：

方案一：基于ARM的超聲波測距系統的設計，以S3C2410ARM芯片為核心，通過對芯片進行編程，實現該芯片對其外圍硬件電路的實時控制，并提供給外圍電路所需要的各種信號，極大降低了外圍電路的設計難度，同時更重要的是這種設計方案大大節省了設計成本，并且操作簡單使用方便，測量速度快、準確，結果顯示直觀；儀器依靠電池供電，設有低功耗模式 ；體積小，攜帶方便。但是ARM芯片貴，設計成本高，因此一般不采用。

方案二：采用CPLD來控制的超聲波測距儀，主要是在軟件上運用VHDL編寫程序使用 MAX+PlusⅡ軟件進行軟硬件設計的仿真和調試，最終實現測距功能。但是CPLD芯片價格高，編程復雜，因此不采用。

方案三：采用單片機控制的超聲波測距系統，先由單片機產生一個信號，經過信號線，把信號引入到與超聲波發射電路相連的信號引腳上，用靜態時鐘方式，可以節省電能；編譯語言可以用C語言來實現，較為簡單。因此選用方案三。

二、倒車雷達系統總體方案設計。

硬件上采用單片機來控制的超聲波測距儀，利用其在空氣中的傳播速度及遇到障礙物反射回來的時間差計算發射點到障礙物的實際距離。微處理器主要使用STC89C52RC芯片。具有引腳功能和STC89C52RC標準功能。此芯片具有8K字節flash，256字節RAM，32位I/0口線，看門狗定時器，2個數據指針，三個16位定時器/計數器。電路上有復位電路和時鐘電路。復位電路中單片機在RESET端加一個大于20ms正脈沖即可實現復位。在系統上電的瞬間，RST與電源電壓同電位，隨著電容的電壓逐漸上升，RST電位下降，于是在RST形成一個正脈沖。時鐘電路中每個單片機系統里都有晶振，全程是叫晶體震蕩器，在單片機系統里晶振的作用非常大，它結合單片機內部的電路，產生單片機所必須的時鐘頻率。被設計使用HC-SR04超聲波模塊，測距模塊可提供2cm-400cm的非接觸式距離感測功能，模塊包括超聲波發射器、接收器和控制電路。超聲波模塊時序為一個10uS以上脈沖觸發信號，該模塊內部將發出8個40kHz周期電平同時檢測回波。一旦檢測有回波信號，則輸出回響信號，此信號的脈沖寬度與所測的距離成正比。由此通過發射信號到收到的回響信號時間間隔可以計算得到距離。

1、液晶顯示模塊。

1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示數字、字母、符號等的點陣型液晶模塊，它由若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點距的間隔，起到了字符間距和行間距的作用。1602LCD分為帶背光和不帶背光量增加on個，基控制器大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應用中并無差別。1602液晶顯示模塊的讀操作、寫操作、屏幕和光標之間的操作都是通過指令編程來控制實現的。分為11個指令。第一個為清指示，當指令碼為0x01，則光標會復位到地址00H位置開始。第二個為光標復位，光標重新返回到地址00H，液晶光標和顯示模式的設置，I/D為光標移動方向，高電平表示光標右移，低電平表示光標左移，S表示液晶屏幕上的文字是否全部左移或者全部右移；第三個高電平為設置有效，低電平為設置無效；第四個為液晶顯示的開關控制，D為控制整體顯示開關，高電平為開顯示，低電平為關顯示，C為控制光標開關，高電平為有光標，低電平為無光標，B為控制光標是否要閃爍，高電平表示閃爍，低電平表示不閃爍；第五個為液晶光標或顯示的移位，當S/C為高電平時移動要顯示的文字，低電平時則移動光標；第六個是液晶功能設置命令，當DL為高電平時表示4位總線，低電平時表示8位總線，N為低電平時表示為單行顯示，高電平時表示為雙行顯示，當F為低電平時液晶顯示5x7的點陣字符，高電平時則顯示5x10的點陣字符；第七個為字符發生器RAM地址設置；第八個為有關DDRAM地址的設置；第九個為忙信號和光標地址，BF為忙信號標志位，高電平為忙，此時模塊則不能夠接受微處理器交互的命令或者數據，低電平為不忙。第十個為寫數據；第十一個則是接收數據。

2、電源電路原理。

由于單片機供電為5V，所以在輸入220V的交流電需要使用變壓器產生的12V電壓穩壓到5V的直流。本系統采用78L05模塊進行穩壓，電源電路輸入為220V交流電，經過全橋整流，穩壓后輸入穩定的5V直流電。變壓器輸出端的9V電壓經過橋式整流并電容C5濾波，然后電容C4整流，在電容C4兩端大約會有11V多一點的電壓，若從電容兩端直接接一個負載，當負載有少量的電流或電壓變化，都會使C4兩端電壓有大幅變化，因此要得到一個穩定的電壓，要接一個三端穩壓器元器件78L05。其是一個集成的電路元件，內部有三極管和電阻組成，可以簡單的把這個堪稱為自動調節的電阻元件，后邊接濾波電容C7和整波電容C6，這樣就能輸出穩定的5V直流電源。還有一個整體電路，根據前面設計的各個相關模塊分別的講述，在結合單片機的引腳功能，組成整體電路。

3、倒車雷達系統軟件實現。

本設計采用的是模塊化的思路來進行設計和編寫程序，程序主要由系統主程序和中斷程序構成。主程序完成單片機的初始化，超聲波的發射和接受、計算超聲波發射點與障礙物之間的距離、液晶顯示和蜂鳴報警等。系統程序設計的主要的功能是發射超聲波，接收超聲波、計算距離、數據計算、蜂鳴器報警和液晶顯示。主程序非常重要，首先對單片機和液晶初始化，然后超聲波實時測數據發送給單片機進行計算和處理。中斷程序需要首先中斷初始化，然后超聲波發送接受數據給單片機驚醒計算，判斷是否到報警的闕值，到了就報警，不到就循環。液晶驅動程序要寫指令，對液晶進行初始化設置，還要進行讀數據操作和寫數據操作，這樣才能使液晶進行顯示。報警程序需要循環判斷車與障礙物的距離是否到了程序舍得闕值，若到了就報警，不到就不報警。