基于單片機(jī)的超聲波汽車(chē)防撞系統(tǒng)設(shè)計(jì)李遠(yuǎn)

趙璐

摘 要：本文介紹了一種以單片機(jī)為控制核心、超聲波測(cè)距為主要技術(shù)的汽車(chē)倒車(chē)防撞系統(tǒng)。本項(xiàng)設(shè)計(jì)的外圍電路比較簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。適合用在汽車(chē)倒車(chē)防撞的系統(tǒng)中。實(shí)踐證明，該控制系統(tǒng)提高了汽車(chē)防撞系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和自動(dòng)化水平，減少了系統(tǒng)的危險(xiǎn)系數(shù)。

關(guān)鍵詞：超聲波測(cè)距；單片機(jī)；溫度補(bǔ)償；語(yǔ)音報(bào)警

近年來(lái)由于電子技術(shù)的飛躍發(fā)展，使得相關(guān)技術(shù)日新月異。尤其是信息產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，使得研制高度信息化的車(chē)輛有了基礎(chǔ)，許多先進(jìn)技術(shù)將被引入汽車(chē)的設(shè)計(jì)。汽車(chē)安全設(shè)計(jì)要從整體上考慮，不僅要在事故發(fā)生時(shí)盡量減少乘員受傷的幾率，而且更重要的是要在輕松和舒適的駕駛條件下幫助駕駛者避免事故的發(fā)生。然而，目前車(chē)輛上的一些安全裝置，如安全帶，安全氣囊，保險(xiǎn)杠等均為被動(dòng)式系統(tǒng)，從本質(zhì)上講，其功能只能減輕事故的程度，并不能有效的防止事故的發(fā)生。近年來(lái)人們?cè)絹?lái)越認(rèn)識(shí)到，如何利用先進(jìn)技術(shù)，輔助汽車(chē)駕駛者對(duì)影響公路交通安全的人、車(chē)、路等環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和報(bào)警，在危急情況下由系統(tǒng)主動(dòng)干預(yù)駕駛操縱、輔助駕駛者進(jìn)行應(yīng)急處理、防止汽車(chē)碰撞事故的發(fā)生，顯得尤其重要。由此也可預(yù)見(jiàn)，車(chē)輛安全系統(tǒng)的研究將朝著智能化、主動(dòng)型的安全系統(tǒng)及其技術(shù)方向的發(fā)展，因此本課題的研究具有重要的意義。

1 系統(tǒng)控制方案

1.1 總體設(shè)計(jì)方案

該汽車(chē)倒車(chē)防撞系統(tǒng)將單片機(jī)的實(shí)時(shí)控制及數(shù)據(jù)處理功能，與超聲波測(cè)距技術(shù)、傳感器技術(shù)相結(jié)合，可檢測(cè)汽車(chē)與障礙物之間的距離，并由單片機(jī)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

根據(jù)實(shí)際需要，本系統(tǒng)應(yīng)該滿足以下幾個(gè)要求：

⑴測(cè)量范圍大，要求超聲波的發(fā)射功率足夠大；

⑵精度要求高，系統(tǒng)采用溫度補(bǔ)償和接收信號(hào)放大增益等減少誤差。

⑶能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)報(bào)警。

1.2 控制系統(tǒng)組成及硬件配置

汽車(chē)倒車(chē)系統(tǒng)大致可以分為三個(gè)模塊，分別為超聲波測(cè)距模塊、單片機(jī)控制模塊及報(bào)警輸出模塊，三個(gè)模塊之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系如圖（模塊結(jié)構(gòu)關(guān)系）所示。電路的目的是要將接收到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)能識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，并送到單片機(jī)中進(jìn)行處理。A/D轉(zhuǎn)換及接口電路如圖（ADC0809轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)框圖引腳）所示。

2 軟件設(shè)計(jì)

由于超聲波發(fā)射傳感器與超聲波接收傳感器相隔很近，當(dāng)發(fā)射超聲波時(shí)，接收傳感器會(huì)收到很強(qiáng)的干擾信號(hào)。為防止系統(tǒng)的誤差，在軟件上采用延遲接收技術(shù)，以此提高系統(tǒng)的抗干擾能力。當(dāng)起始鍵按下，即發(fā)送超聲波的指令，同時(shí)單片機(jī)系統(tǒng)開(kāi)始執(zhí)行程序，完成對(duì)溫度的采樣，同時(shí)獲得發(fā)送與接收超聲波的時(shí)間間隔，并依據(jù)溫度判斷結(jié)果計(jì)算車(chē)體和障礙物之間的距離，并和設(shè)定的門(mén)限距離相比較，如果小于門(mén)限距離則驅(qū)動(dòng)報(bào)警器。主程序流程圖如下。

3 結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的意義在于將倒車(chē)自動(dòng)化從被動(dòng)防撞引向智能控制方向發(fā)展，也體現(xiàn)了“以人為本”的駕駛理念，倒車(chē)時(shí)駕駛者的視線可集中在前方，不需顧及車(chē)后狀況，增加了倒車(chē)的安全性和可靠性，減輕了司機(jī)的體力和腦力勞動(dòng)的強(qiáng)度。

[參考文獻(xiàn)]

[1]戴曰章.基于AT89C51單片機(jī)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)[J].電氣時(shí)代，2005，（07）

[2]彭為，黃科，黃道仲，等，編.單片機(jī)典型系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例精講.電子工業(yè)出版社，2006.5

[3]張海濤.基于多超聲波傳感器的避障系統(tǒng)設(shè)計(jì).山西科技，2006，（01）.

[4]果莉，張懷玉，楊方.新型的高性能小信號(hào)放大器.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2004，（04）.