基于AT89C52超聲波測(cè)距倒車防撞報(bào)警系統(tǒng)

我國汽車的擁有量在大幅增加，造成道路擁堵，交通事故頻發(fā)，給人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全帶來了巨大的損失。安全駕駛成為大家關(guān)注的焦點(diǎn)，其中汽車防撞系統(tǒng)(Collision Avoidance System，CAS)的設(shè)計(jì)和需求顯得非常重要和迫切。針對(duì)這種情況，設(shè)計(jì)一種響應(yīng)快、可靠性高且較為經(jīng)濟(jì)的汽車防撞報(bào)警系統(tǒng)勢(shì)在必行。

超聲波作為一種頻率超過20 kHz的機(jī)械波，其指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播距離遠(yuǎn)，因此超聲波測(cè)距法是最常見的一種距離測(cè)量方法。利用超聲波檢測(cè)距離，設(shè)計(jì)比較方便，計(jì)算處理也較簡單，而且精度也較高。本設(shè)計(jì)采用AT89C52單片機(jī)作為主控器，結(jié)合超聲波測(cè)距原理，設(shè)計(jì)了汽車倒車防撞報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用軟、硬件結(jié)合的方法，具有模塊化和多用化的特點(diǎn)。

1 超聲波的測(cè)距原理

本系統(tǒng)選用的是壓電式超聲波傳感器。超聲波測(cè)距原理有兩種方式：共振式和脈沖反射式。因?yàn)楣舱袷降膽?yīng)用要求復(fù)雜，在此使用脈沖反射式。超聲波測(cè)距原理如圖1所示。



圖1中被測(cè)距離為H，兩探頭中心距離的一半用M表示，超聲波單程所走過的距離用L表示，由圖中關(guān)系可得：



式中：v為超聲波的傳播速度；t為傳播時(shí)間，即為超聲波從發(fā)射到接收的時(shí)間。

將式(4)代人式(3)可得：
   

由此可見，要想測(cè)得距離H，只要測(cè)得超聲波的傳播時(shí)間t即可。

2 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求并綜合各個(gè)方面因素，可以采用AT89C52單片機(jī)作為主控制器，用動(dòng)態(tài)掃描實(shí)現(xiàn)LCD數(shù)字顯示，超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)用單片機(jī)的定時(shí)器完成，其具體的系統(tǒng)框圖如圖2所示。



該系統(tǒng)主要由單片機(jī)系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射電路和超聲波檢測(cè)接收電路等部分組成。采用AT89C52來實(shí)現(xiàn)對(duì)CX20106A紅外接收芯片和TCT40-10系列超聲波轉(zhuǎn)換模塊的控制。其中超聲波接收電路使用集成電路CX20106A，可用來完成信號(hào)的放大、限幅、帶通濾波、峰值檢波和波形整形等功能。顯示器件采用的是LCD12864顯示器，并選用D18B20溫度傳感器進(jìn)行溫度檢測(cè)，實(shí)行溫度補(bǔ)償。主控器AT89C52單片機(jī)是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8 KB的系統(tǒng)可編程FLASH存儲(chǔ)器。與AT80C51引腳和指令完全兼容。擁有1個(gè)8位CPU，1個(gè)片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路，3個(gè)16位定時(shí)／計(jì)數(shù)器，21個(gè)特殊功能寄存器，4個(gè)8位并行I／O口，共32條可編程I／O端線，1個(gè)可編程全雙工串行口，8個(gè)中斷源。

本設(shè)計(jì)的實(shí)物如圖3所示。


3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件部分包括主程序、中斷子程序和其他子程序。主程序流程圖如圖4所示，其中中斷子程序的核心代碼如下：


4 結(jié)語

此倒車防撞報(bào)警系統(tǒng)，可以應(yīng)用于汽車倒車等場(chǎng)合，提醒駕駛員在倒車時(shí)能有效地避開可能對(duì)倒車造成危害的障礙物和行人。本系統(tǒng)針對(duì)普遍存在的抗干擾性問題加強(qiáng)了軟硬件處理措施。硬件方面例如把超聲波接收電路用金屬殼屏蔽起來，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力；軟件方面系統(tǒng)結(jié)合使用DS18B20溫度傳感器實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償矯正，使系統(tǒng)可以正常工作在任何溫度下，誤差都不會(huì)超過指定范圍。并用帶字庫功能的LCD12864液晶實(shí)時(shí)顯示距離，當(dāng)滿足距離條件時(shí)，蜂鳴器蜂鳴工作提示駕駛員，具有較強(qiáng)的實(shí)用性，且硬件結(jié)構(gòu)簡單，體積小，使用方便。但該系統(tǒng)的測(cè)量距離有限，只有在10～300 cm距離內(nèi)有效，需要進(jìn)一步的改進(jìn)和提高。