基于单片机的倒车防撞预警系统设计

黄川　朱林

摘 要:本设计以AT89C51单片机为核心设计并制作了一种倒车防撞预警系统。通过超声波测距,在倒车遇到障碍物时能够提前预警。该系统主要包括超声波发射和接收电路,蜂鸣器预警电路,LCD液晶显示电路。软件编程采用C语言,具有功耗低,成本低等特点。

关键词:倒车防撞 超声波测距

中图分类号:TP31 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)10(c)-0177-01

基于AT89C51单片机的倒车防撞报警系统由单片机内部系统、外部测距系统和报警系统等组成,其中外部测距系统设计是该设计的主要环节。

超声波是一种振动频率高于声波的机械波,它具有频率高,波长短,绕线现象小,特别是方向性好,能够成为射线定向传播等特点。因为超声波指向性很强且环保节能,在各种介质中的传播距离远,故而超声波经常会被用来进行距离测量。超声波检测通常比较迅捷,在实时控制方面比较容易掌握,并且测量精度较高,因此本设计选用超声波测距。

1 方案的选择与论证

1.1 测距模块

测距模块采用超声波测距。由超声波的发射电路发射超声波,超声波在空气中传播至障碍物后发生反射,反射的回波经空气传播给超声波接收换能器接收并转换成电信号,再经滤波、放大、整形后,转换成可由单片机测量的信号,并计算出距离。经发射器发射出长约6 mm,频率为40 kHz的超声波信号。此信号被物体反射回来由接收头接收,接收头实质上是一种压电效应的换能器。它接收到信号后产生mV级的微弱电压信号。本次设计采用HC-SR04超声波模块。

1.2 预警模块

预警模块采用蜂鸣器预警,当小车距障碍物的距离低于警戒距离时,蜂鸣器就发出声音报警。

1.3 显示模块

液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱字符型显示、易于实现全彩色显示的特点。

2 硬件的设计与实现

2.1 系统硬件模块

系统总体分为:中央控制芯片,电源模块电路,超声波发射和接收电路,蜂鸣器预警电路,显示电路等部分。系统总体方框如图1所示。

2.2 超声波发射与接收电路

该电路简单实用,通过两级放大,增强接收信号,比较适合本设计需要。

测距系统中的超声波传感器采用的是压电陶瓷传感器,其工作电压为40 kHz的脉冲信号,前方测距电路的输入端接入单片机P1.0端口,當单片机执行程序后,从P1.0端口会输出一个40 kHz的脉冲信号,经过三极管T放大,从而驱动超声波发射头UCM40T,发出40 kHz的脉冲超声波,并且会持续发射200 μs。右侧和左侧的测距电路输入端分别接入P1.1和P1.2端口,其原理和前方测距是相同的。

2.3 蜂鸣器预警电路

语音报警作为测量仪器的输出是一种很直观,易懂的形式,人机界面友好。考虑到驾驶员在倒车时一般无暇顾及车上的仪表,注意力在车的后方,故设计采用了语音报警。当车距离障碍物的距离小于一定范围使语音警报系统发出滴滴的叫声提醒司机注意安全。这时,司机将及时注意显示器上的距离数字,从而使司机避免了车遇障碍物相撞。

3 软件的设计与实现

系统的软件设计采用C语言,基于模块化思想,在编写过程中,通过主程序调用各模块子程序,使主程序比较简单,可读性强,结构清晰,层次明确。

主程序流程图如图2所示。

4 实物测试

正常工作时,将障碍物置于距离感应器件0.03 m的地方,该系统出现报警并且显示出障碍物距离。经多次测试,本次设计精度能够达到1 cm～6 m的距离,能够在设定的距离2 m内报警。

5 结论

本设计通过软件和硬件相结合实现了基于单片机的倒车防撞预警系统的设计,具体实现了超声波测距、蜂鸣器预警以及LCD液晶显示的几大功能。利用较少的几个模块解决了生活中的实际问题,具有一定的社会应用价值。

参考文献

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