基于单片机的仓储货运车防撞控制与警报系统的设计

倪宏杰 李虎 刘丽君

摘 要：运货车在生产线和仓储系统中广泛应用，在货物运输中，车辆前进和倒退中常发生碰撞，造成事故和危险。针对此问题，设计了单片机控制的测距与报警系统，在车辆与前后车辆（物体）间距小于规定距离时，及时发出控制和报警信号，实现车辆减速、制动和报警。

关键词：单片机；运货车；防撞控制；警报系统

引言

随着社会时代的快速发展和人们生活水平的不断提高和完善，仓库运货车越来越必不可少的工具，车库行车安全问题变得日趋严重。文章结合了单片机和超声波系统测距系统，主要由单片机控制电路，超声波发射模块和接受模块三部分组成。系统主要功能是当运货车运行过程中进行自动测距并对距离做判断，在运货车距离障碍物小于安全值时，自动报警，进行减速操作。若因外因导致距离足够小，危险系数过大，则系统自动制动以避免事故的发生。

1 系统总体方案

系统由上位机和显示系统组成，上位机包括MSP430F149最小系统，HC-SR04全套超声波测距，报警系统。显示系统由LCD1602进行实时扫描显示。系统总框图如图1所示。

图1 系统总框图

运货车防撞控制与警报系统设有HC-SR04超声波发射与接收模块，通过发射超声波，然后通过接收模块进行接收数据，通过单片机进行数据处理，计算出运货车与后面的障碍物之间的距离，来判断是否处于危险状态，如果介于危险边缘，发出警报，进行减速，但如果货运车处于极度危险状态，系统会进行自动停车，来避免事故的发生。

2 系统硬件设计

2.1 微处理器选择

微处理器选用MSP430F149单片机，该微处理器是16位单片机，有多种寻址方式及强大的数据处理及运算能力、运算速度快、超低功耗。外围模块非常丰富，具有良好的性能，中断源较多，串口资源丰富，使用灵活方便。根据实际需要，单片机的外围模块的扩展有所不同。为了方便以后的扩展，以及以后开发者对此系统进行优化升级，本系统的主控电路包含了蜂鸣器报警电路。

2.2 HC-SR04超声波发射接收模块

HC-SR04超声波测距模块可提供2cm-400cm的非接触式距离感测的功能，测距精至少高达3mm；模块里面包括超声发射器，接收器与控电路这几个方面。

基本工作原理：（1）采用IO口TRIG触发测距，给出至少10us的高电平信号；（2）模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回；（3）有信号返回，通过IO口ECHO输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。测试距离=（高电平时间*声速（340m/s））/2。图2是相应的系统框图。

3 系统软件设计

超声波发送部分在小车运行后不断发送超声波，当接收部分接收到反射回来的信号时，通过单片机对接收与发送数据的时间进行数据处理，计算与障碍物之间的距离，并判断检测到的障碍是否在危险内，如果距离异常，发出报警信号，并做减速操作，同时判断情况是否属于紧急状态，当处于紧急状态时，小车自动做出制動动作。

4 系统测试与分析

4.1 测试方案设计

模拟测试：通过将此系统安装在一般玩具小车上，来模拟小车在不同环境下进行行车演示，记录，分析测得数据，并进行探讨此设计的系统是否可靠，安全。

模拟测试结果：由模拟测试可知，当小车在前进或后退过程中，当检测到的距离不在安全标准范围内时，声光模块可成功报警，为减速起到提醒作用。当把小车置于危险系数较大距离时，小车制动，停止运动。模拟的效果总体上反应小车可以在一定场合实现防撞与报警的功能，达到了预期的要求。

4.2 具体设计方案

（1）利用测距传感器，对货物车辆前进与后退过程中遇到的障碍物进行距离测定；（2）用单片机对测距传感器等前端检测信号进行处理与运算；（3）按照安全运行的要求，通过单片机对所测距离进行判断，若处于警报距离提供报警、减速，当距离过小时采取自动制动控制信号，实现安全控制。

5 结束语

通过在模拟测试，结果显示，本系统基于MSP430F149的储货运车防撞控制与警报系统，能够有及时发出控制和报警信号，实现车辆报警、减速、制动和。从而避免在工厂中事故的发生，说明了此系统设计合理，达到了我们预期的效果。

参考文献

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作者简介：倪宏杰（1992-），男，江苏南通市人，工作单位：江苏师范大学，职务：学生，研究方向：自动化。