倒車雷達系統(tǒng)設(shè)計

管清望

摘 要： 隨著社會的經(jīng)濟發(fā)展，國民經(jīng)濟的上升，越來越多的汽車走進每個家庭。各種交通狀況也隨之出現(xiàn)，倒車撞車事件也時有發(fā)生，因此人們在享受開車帶來的方便快捷的同時也提高了安全意識，各種傳感器開發(fā)和利用，倒車雷達系統(tǒng)應(yīng)運而生。

關(guān)鍵詞： 倒車雷達；超聲波；單片機

本系統(tǒng)設(shè)計主要針對倒車時司機看不到車后物體和盲區(qū)問題而設(shè)計，其具有成本低，精度高，實用性強等特點。

一、設(shè)計方案論證：

方案一：基于ARM的超聲波測距系統(tǒng)的設(shè)計，以S3C2410ARM芯片為核心，通過對芯片進行編程，實現(xiàn)該芯片對其外圍硬件電路的實時控制，并提供給外圍電路所需要的各種信號，極大降低了外圍電路的設(shè)計難度，同時更重要的是這種設(shè)計方案大大節(jié)省了設(shè)計成本，并且操作簡單使用方便，測量速度快、準確，結(jié)果顯示直觀；儀器依靠電池供電，設(shè)有低功耗模式 ；體積小，攜帶方便。但是ARM芯片貴，設(shè)計成本高，因此一般不采用。

方案二：采用CPLD來控制的超聲波測距儀，主要是在軟件上運用VHDL編寫程序使用 MAX+PlusⅡ軟件進行軟硬件設(shè)計的仿真和調(diào)試，最終實現(xiàn)測距功能。但是CPLD芯片價格高，編程復(fù)雜，因此不采用。

方案三：采用單片機控制的超聲波測距系統(tǒng)，先由單片機產(chǎn)生一個信號，經(jīng)過信號線，把信號引入到與超聲波發(fā)射電路相連的信號引腳上，用靜態(tài)時鐘方式，可以節(jié)省電能；編譯語言可以用C語言來實現(xiàn)，較為簡單。因此選用方案三。

二、倒車雷達系統(tǒng)總體方案設(shè)計。

硬件上采用單片機來控制的超聲波測距儀，利用其在空氣中的傳播速度及遇到障礙物反射回來的時間差計算發(fā)射點到障礙物的實際距離。微處理器主要使用STC89C52RC芯片。具有引腳功能和STC89C52RC標準功能。此芯片具有8K字節(jié)flash，256字節(jié)RAM，32位I/0口線，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計數(shù)器。電路上有復(fù)位電路和時鐘電路。復(fù)位電路中單片機在RESET端加一個大于20ms正脈沖即可實現(xiàn)復(fù)位。在系統(tǒng)上電的瞬間，RST與電源電壓同電位，隨著電容的電壓逐漸上升，RST電位下降，于是在RST形成一個正脈沖。時鐘電路中每個單片機系統(tǒng)里都有晶振，全程是叫晶體震蕩器，在單片機系統(tǒng)里晶振的作用非常大，它結(jié)合單片機內(nèi)部的電路，產(chǎn)生單片機所必須的時鐘頻率。被設(shè)計使用HC-SR04超聲波模塊，測距模塊可提供2cm-400cm的非接觸式距離感測功能，模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器和控制電路。超聲波模塊時序為一個10uS以上脈沖觸發(fā)信號，該模塊內(nèi)部將發(fā)出8個40kHz周期電平同時檢測回波。一旦檢測有回波信號，則輸出回響信號，此信號的脈沖寬度與所測的距離成正比。由此通過發(fā)射信號到收到的回響信號時間間隔可以計算得到距離。

1、液晶顯示模塊。

1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示數(shù)字、字母、符號等的點陣型液晶模塊，它由若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點距的間隔，起到了字符間距和行間距的作用。1602LCD分為帶背光和不帶背光量增加on個，基控制器大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無差別。1602液晶顯示模塊的讀操作、寫操作、屏幕和光標之間的操作都是通過指令編程來控制實現(xiàn)的。分為11個指令。第一個為清指示，當指令碼為0x01，則光標會復(fù)位到地址00H位置開始。第二個為光標復(fù)位，光標重新返回到地址00H，液晶光標和顯示模式的設(shè)置，I/D為光標移動方向，高電平表示光標右移，低電平表示光標左移，S表示液晶屏幕上的文字是否全部左移或者全部右移；第三個高電平為設(shè)置有效，低電平為設(shè)置無效；第四個為液晶顯示的開關(guān)控制，D為控制整體顯示開關(guān)，高電平為開顯示，低電平為關(guān)顯示，C為控制光標開關(guān)，高電平為有光標，低電平為無光標，B為控制光標是否要閃爍，高電平表示閃爍，低電平表示不閃爍；第五個為液晶光標或顯示的移位，當S/C為高電平時移動要顯示的文字，低電平時則移動光標；第六個是液晶功能設(shè)置命令，當DL為高電平時表示4位總線，低電平時表示8位總線，N為低電平時表示為單行顯示，高電平時表示為雙行顯示，當F為低電平時液晶顯示5x7的點陣字符，高電平時則顯示5x10的點陣字符；第七個為字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置；第八個為有關(guān)DDRAM地址的設(shè)置；第九個為忙信號和光標地址，BF為忙信號標志位，高電平為忙，此時模塊則不能夠接受微處理器交互的命令或者數(shù)據(jù)，低電平為不忙。第十個為寫數(shù)據(jù)；第十一個則是接收數(shù)據(jù)。

2、電源電路原理。

由于單片機供電為5V，所以在輸入220V的交流電需要使用變壓器產(chǎn)生的12V電壓穩(wěn)壓到5V的直流。本系統(tǒng)采用78L05模塊進行穩(wěn)壓，電源電路輸入為220V交流電，經(jīng)過全橋整流，穩(wěn)壓后輸入穩(wěn)定的5V直流電。變壓器輸出端的9V電壓經(jīng)過橋式整流并電容C5濾波，然后電容C4整流，在電容C4兩端大約會有11V多一點的電壓，若從電容兩端直接接一個負載，當負載有少量的電流或電壓變化，都會使C4兩端電壓有大幅變化，因此要得到一個穩(wěn)定的電壓，要接一個三端穩(wěn)壓器元器件78L05。其是一個集成的電路元件，內(nèi)部有三極管和電阻組成，可以簡單的把這個堪稱為自動調(diào)節(jié)的電阻元件，后邊接濾波電容C7和整波電容C6，這樣就能輸出穩(wěn)定的5V直流電源。還有一個整體電路，根據(jù)前面設(shè)計的各個相關(guān)模塊分別的講述，在結(jié)合單片機的引腳功能，組成整體電路。

3、倒車雷達系統(tǒng)軟件實現(xiàn)。

本設(shè)計采用的是模塊化的思路來進行設(shè)計和編寫程序，程序主要由系統(tǒng)主程序和中斷程序構(gòu)成。主程序完成單片機的初始化，超聲波的發(fā)射和接受、計算超聲波發(fā)射點與障礙物之間的距離、液晶顯示和蜂鳴報警等。系統(tǒng)程序設(shè)計的主要的功能是發(fā)射超聲波，接收超聲波、計算距離、數(shù)據(jù)計算、蜂鳴器報警和液晶顯示。主程序非常重要，首先對單片機和液晶初始化，然后超聲波實時測數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機進行計算和處理。中斷程序需要首先中斷初始化，然后超聲波發(fā)送接受數(shù)據(jù)給單片機驚醒計算，判斷是否到報警的闕值，到了就報警，不到就循環(huán)。液晶驅(qū)動程序要寫指令，對液晶進行初始化設(shè)置，還要進行讀數(shù)據(jù)操作和寫數(shù)據(jù)操作，這樣才能使液晶進行顯示。報警程序需要循環(huán)判斷車與障礙物的距離是否到了程序舍得闕值，若到了就報警，不到就不報警。