基于單片機的倒車防撞預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計

黃川　朱林

摘 要:本設(shè)計以AT89C51單片機為核心設(shè)計并制作了一種倒車防撞預(yù)警系統(tǒng)。通過超聲波測距,在倒車遇到障礙物時能夠提前預(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語言,具有功耗低,成本低等特點。

關(guān)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(tǒng)由單片機內(nèi)部系統(tǒng)、外部測距系統(tǒng)和報警系統(tǒng)等組成,其中外部測距系統(tǒng)設(shè)計是該設(shè)計的主要環(huán)節(jié)。

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(xiàn)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(huán)保節(jié)能,在各種介質(zhì)中的傳播距離遠,故而超聲波經(jīng)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(shè)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(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,再經(jīng)濾波、放大、整形后,轉(zhuǎn)換成可由單片機測量的信號,并計算出距離。經(jīng)發(fā)射器發(fā)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(zhì)上是一種壓電效應(yīng)的換能器。它接收到信號后產(chǎn)生mV級的微弱電壓信號。本次設(shè)計采用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,當小車距障礙物的距離低于警戒距離時,蜂鳴器就發(fā)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(guī)模集成電路直接驅(qū)字符型顯示、易于實現(xiàn)全彩色顯示的特點。

2 硬件的設(shè)計與實現(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

該電路簡單實用,通過兩級放大,增強接收信號,比較適合本設(shè)計需要。

測距系統(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,前方測距電路的輸入端接入單片機P1.0端口,當單片機執(zhí)行程序后,從P1.0端口會輸出一個40 kHz的脈沖信號,經(jīng)過三極管T放大,從而驅(qū)動超聲波發(fā)射頭UCM40T,發(fā)出40 kHz的脈沖超聲波,并且會持續(xù)發(fā)射200 μs。右側(cè)和左側(cè)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(yù)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(shè)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(tǒng)發(fā)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(shù)字,從而使司機避免了車遇障礙物相撞。

3 軟件的設(shè)計與實現(xiàn)

系統(tǒng)的軟件設(shè)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(diào)用各模塊子程序,使主程序比較簡單,可讀性強,結(jié)構(gòu)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(yīng)器件0.03 m的地方,該系統(tǒng)出現(xiàn)報警并且顯示出障礙物距離。經(jīng)多次測試,本次設(shè)計精度能夠達到1 cm～6 m的距離,能夠在設(shè)定的距離2 m內(nèi)報警。

5 結(jié)論

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

參考文獻

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