基于單片機(jī)的倉(cāng)儲(chǔ)貨運(yùn)車(chē)防撞控制與報(bào)警系統(tǒng)

許志+馬洋錦+王雷

【摘 要】為了避免貨運(yùn)車(chē)輛在倉(cāng)庫(kù)等類(lèi)似環(huán)境中發(fā)生擦碰事故，設(shè)計(jì)了一種基于US100超聲波測(cè)距模塊和AT89C51單片機(jī)的適用于倉(cāng)儲(chǔ)貨運(yùn)車(chē)輛的防撞與報(bào)警系統(tǒng)。

【關(guān)鍵詞】AT89C51單片機(jī)；US100超聲波模塊

0 引言

貨運(yùn)車(chē)進(jìn)入倉(cāng)庫(kù)里面時(shí)，由于倉(cāng)庫(kù)空間狹小，甚至貨物堆積比較混亂，導(dǎo)致倉(cāng)庫(kù)內(nèi)部的行駛環(huán)境比較惡劣。即使司機(jī)在倉(cāng)庫(kù)中緩慢小心地行駛，也難免會(huì)發(fā)生碰撞，導(dǎo)致貨物以及車(chē)輛地?fù)p傷，進(jìn)而帶來(lái)不必要地?fù)p失。因此，設(shè)計(jì)一種可以在倉(cāng)庫(kù)里面運(yùn)用的防撞與報(bào)警系統(tǒng)就顯得比較迫切。因此，本文設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)的倉(cāng)儲(chǔ)貨運(yùn)車(chē)防撞控制與報(bào)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以放置于司機(jī)的視線盲區(qū)，當(dāng)車(chē)輛與貨物達(dá)到一定距離時(shí)，就可以發(fā)出警報(bào)并且制動(dòng)。而AT89C51與US100以及設(shè)計(jì)的整體電路性能可靠，價(jià)格低廉，很適合在倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境中使用。

1 系統(tǒng)的基本原理

本系統(tǒng)先利用單片機(jī)發(fā)出控制信號(hào)使US100超聲波測(cè)距模塊發(fā)出超聲波，再由超聲波模塊接收遇到障礙物而反射回來(lái)的超聲波，利用從發(fā)出超聲波直到接收到反射回來(lái)的超聲波之間的時(shí)間差，單片機(jī)就能計(jì)算出車(chē)輛與貨物之間的距離，再利用單片機(jī)控制LCD1602顯示距離，并酌情進(jìn)行制動(dòng)與報(bào)警。

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 超聲波模塊

本系統(tǒng)所使用的超聲波模塊是US100超聲波測(cè)距模塊。US100超聲波測(cè)距模塊價(jià)格低廉，并且直接利用該模塊可以簡(jiǎn)化硬件電路的設(shè)計(jì)和軟件的設(shè)計(jì)，使整個(gè)系統(tǒng)得以簡(jiǎn)化。

US100超聲波測(cè)距模塊能進(jìn)行0—4.5m的非接觸測(cè)距，其靜態(tài)功耗低于2mA，由于溫度的不同會(huì)對(duì)超聲波測(cè)距的結(jié)果產(chǎn)生誤差，所以該模塊還自帶溫度傳感器對(duì)電平觸發(fā)測(cè)距方式的結(jié)果進(jìn)行校正，以減小溫度造成的誤差。US100超聲波測(cè)距模塊具有電平觸發(fā)測(cè)距和串口觸發(fā)測(cè)距兩種方式，本系統(tǒng)采用其電平觸發(fā)測(cè)距方式。

US100超聲波測(cè)距模塊獲得回響信號(hào)后，單片機(jī)就能獲得超聲波從發(fā)射出去到遇到障礙物被反射回超聲波測(cè)距模塊所需要的時(shí)間，利用公式：

便可計(jì)算出超聲波測(cè)距模塊與障礙物之間的距離。

2.2 單片機(jī)

由于本系統(tǒng)所需要進(jìn)行的數(shù)據(jù)處理和運(yùn)算較簡(jiǎn)單，控制外部設(shè)備所需要的I/O也比較少，所以選擇AT89C51單片機(jī)。

AT89C51單片機(jī)內(nèi)部具有兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器，在程序設(shè)計(jì)時(shí)正好一個(gè)用于控制超聲波模塊發(fā)出超聲波，另一個(gè)用于產(chǎn)生PWM信號(hào)以控制速度。其所具備的I/O端口數(shù)與其內(nèi)部的RAM、ROM空間很適合本系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。并且其程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，錄入方便，可以在不同的倉(cāng)庫(kù)環(huán)境下很方便地修改程序。AT89C51價(jià)格便宜而且性能穩(wěn)定耐用，很是適合像倉(cāng)庫(kù)這種環(huán)境比較復(fù)雜的場(chǎng)合。

3 軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的軟件是基于keil C的單片機(jī)C語(yǔ)言。單片機(jī)C語(yǔ)言是在C語(yǔ)言的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的一種適用于對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程的語(yǔ)言。相對(duì)于傳統(tǒng)的匯編語(yǔ)言來(lái)說(shuō)，單片機(jī)C語(yǔ)言更加符合正常語(yǔ)言的形式，對(duì)程序員的要求大大降低，而且單片機(jī)C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言一樣具有強(qiáng)大的機(jī)器級(jí)的控制能力，使系統(tǒng)的運(yùn)行更加可靠。

本系統(tǒng)的程序中包括了主函數(shù)（用于初始化定時(shí)器與執(zhí)行調(diào)用函數(shù)）、超聲波定時(shí)器中斷函數(shù)、距離計(jì)算及顯示調(diào)用函數(shù)、PWM速度控制函數(shù)。程序的流程圖如下：

4 proteus仿真

由圖5的仿真結(jié)果可知，當(dāng)距離在1米以上時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，系統(tǒng)沒(méi)有減速。

由圖6的仿真結(jié)果可知，當(dāng)距離在0.6米（設(shè)定閥值）一下時(shí)，系統(tǒng)減速至電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。

5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由上圖7可知，當(dāng)距離大于設(shè)定閥值時(shí)，系統(tǒng)未減速（輪胎齒模糊不可見(jiàn)，說(shuō)明輪胎在轉(zhuǎn)）。

由上圖8可知，當(dāng)系統(tǒng)小于設(shè)定閥值時(shí)，系統(tǒng)已減速到停止（輪胎齒清晰可見(jiàn)說(shuō)明輪子不在轉(zhuǎn)）。

6 結(jié)束語(yǔ)

該系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，系統(tǒng)的可靠性良好，減速和報(bào)警措施實(shí)施及時(shí)，可以運(yùn)用于實(shí)際的生產(chǎn)與生活中。

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[責(zé)任編輯：朱麗娜]