基于單片機的汽車倒車測距儀設(shè)計

胡益祥 彭森

摘 要：本文簡單的介紹了一種基于單片機89C52控制的汽車倒車測距儀。設(shè)計中采用了超聲波測距技術(shù)與單片機技術(shù)相結(jié)合，利用了超聲波在傳輸中距離和時間的關(guān)系運算，89C52主控芯片通過運算計算出車后的障礙物與汽車后方的距離，然后在通過1602顯示器顯示車后方的障礙物到汽車尾部的距離情況，在此同時如果在我們設(shè)定的測量范圍內(nèi)報警器會報警，這樣駕駛員能夠及時的了解到倒車時車后方的情況并采取相對應(yīng)的措施，從而大大提高了駕駛的安全系數(shù)。

關(guān)鍵詞：單片機；超聲波；測距儀

1 引言

由于我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，交通運輸車輛的增加，因而產(chǎn)生的交通問題越來越嚴重且被人關(guān)注。我們可以看出來倒車的后視鏡是有我們看不到地方，駕車者用眼睛看到的距離也存有誤差，由于這些不同的原因，由于這些原因我們可想而知，到底是倒車事故的頻率高還是汽車前進的頻率高，答案是可想而知的。倒車事故所帶來的后果是不能設(shè)想。正是因為這樣，對于開發(fā)汽車的來說，專門為倒車泊車等而設(shè)計的“倒車測距儀”非常有必要。通過調(diào)查顯示，很多的汽車駕駛員都希望有能發(fā)現(xiàn)汽車后方障礙物的“后視眼”。倒車測距儀這個裝備可以大大解決駕駛?cè)藛T的擔(dān)憂，從而降低倒車事故的不斷發(fā)生。對于駕駛員的福音來了，有了一個設(shè)計是專門針對汽車倒車時的安全考慮的，我們利用了多種的辦法相結(jié)合，我們還分模塊的設(shè)計各個部分的思想，從硬件到軟件，從簡單到復(fù)雜，一步一步的有了新的突破，這也是我們駕駛員喜聞樂見的事情，從此安全駕駛更加的有可能了。超聲波倒車裝備也是倒車的雷達的一種，倒車雷達是那種會在車掛倒擋時開始準備工作的，主要是探頭、主機和顯示器三個部分組成。倒車雷達主要經(jīng)歷了三個的時間段，六代的項目改良，從一開始的倒車的防撞儀器，僅僅測量出車后非常短的范圍內(nèi)障礙物，并爆發(fā)出警報聲音，到現(xiàn)在的依據(jù)距離不同來分時段報警，采用專用集成電路的是之前的那兩個階段，簡易的功能。但由于人們對汽車的駕駛幫助系統(tǒng)要求是非常高的，還有單片機現(xiàn)在的價格一直降低和汽車的電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化了，最新的倒車雷達一般都是依據(jù)單片機作為核心的有智能的自動化的測量距離的傳感系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)方案設(shè)計

2.1 設(shè)計目的

系統(tǒng)總的構(gòu)思是我們在了解了單片機的理論知識的同時應(yīng)該充分掌握單片機系統(tǒng)的硬件和軟件構(gòu)建，提升我們實際應(yīng)用系統(tǒng)的相關(guān)能力。我們應(yīng)該在此之前充分了解相關(guān)的單片機的概念，自行的調(diào)試和寫程序。本設(shè)計讓我能夠充分的了解到一些平時學(xué)不到的東西，比方說單片機的微型接口的辦法，同時能夠在一定程度上提升我們的研究能力和探索精神。

2.2 設(shè)計任務(wù)

系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，這其中有接收器，發(fā)射器，定時器，以及單片機。每當(dāng)當(dāng)超聲波發(fā)出聲音的時候，而另外一邊的超聲波接受聲音，這樣一來根據(jù)它們的時間差我們就能夠確定距離。當(dāng)超聲波開始發(fā)出聲音的時候，定時器啟動開始記錄時間，同時聲音在空氣中傳播，當(dāng)遇到一定方向上的障礙物的時候又會傳播回來。這個時刻定時器便停止記錄時間了。我們可以根據(jù)聲音在空氣中傳播的速度大概是340m/s左右，同時計時器它記錄的時間我們記為t，這樣我們便大概的計算出來了出發(fā)射點到一定方向上的一定位置的障礙物的距離（s），為：s=340t/2。

3 電路設(shè)計

在這個設(shè)計中我們都知道倒車測距儀是由超聲波發(fā)射器，接收器、單片機控制器的主控芯片、我們的LCD1602顯示器、報警器構(gòu)成的。并且它是采用超聲波測距的方法。在單片機控制器的控制下會首先會發(fā)出一個的信號。同時我們知道，當(dāng)信號發(fā)出后遇到障礙物的時候就會有回波信號的產(chǎn)生，然后控制器會作出相應(yīng)的處理，知曉障礙物的方向和位置后，顯示器就會顯示具體距離，同時報警器會報警，這樣駕駛員就能夠根據(jù)以上的異常情況做出正確的行為。

3.1 超聲波測距原理

在這個模塊我們利用的是：當(dāng)在超聲波的接收端和發(fā)送端時，我們發(fā)送了一個脈沖，其中脈沖的寬度代表的就是我們的時間間隔，也就是上面我們所說的時間T值，當(dāng)然我們可以看出寬度越寬代表距離是越遠的，因為速度是一個定值。其實在這個方面原理是非常簡單的，我們可以知道有著接收器和發(fā)射器，一當(dāng)我們的發(fā)射器發(fā)送一個信號的時候，我們的定時器在此同時也會啟動，當(dāng)在信號在發(fā)射途中遇到障礙物的時候信號便會返回，在接收器接收的那一刻我們的定時器便會停止計時。中間的時間差就是我們前面所說的時間T值。但是我們要注意的是我們的接收裝置和發(fā)送裝置在同一方向的同一位置。一般情況下我們都知道我們的速度值是為340m/s的，這樣發(fā)射裝置到障礙物的遠近：

L=340t/2=170t （1）

（1）中，L代表的就是車屁股與障礙物的遠近距離，米就是它的單位，t就是我們在操作中計時器記錄的時間，單位就是為秒。

3.2 超聲波發(fā)射電路設(shè)計

在發(fā)射電路的這個模塊，它主要很好的利用了一塊芯片，這個芯片就是MAX232，利用它能夠輸出電壓從而使我們的超聲波傳感器運動起來，這個芯片是涉及到了一個正負電壓的交換，它有著驅(qū)動裝置，放大裝置，還有接收裝置，在我們的單片機會產(chǎn)生相反的兩個方波信號，經(jīng)由P2.0和P2.1這兩個口子輸出。這個信號會被放大器放大然后加在超聲波傳感器的兩個端口。

3.3 超聲波接收電路設(shè)計

在這個超聲波接收的部分，其實原理是非常的簡單的，它主要是一個探頭部分和一個放大器的部分，為什么要使用放大器呢？那是因為在我們呢信號的傳播過程中，總是存在信號的虧損的，這樣我們需要在接收裝置之前先將信號放大，然后在進行接收，這樣我的信號才有可能接收正確。同時我們要注意我們的發(fā)射裝置與我們的接收裝置的探頭必須是一模一樣的，要不然也不能匹配，不能接收。

4 結(jié)束語

此設(shè)計中采用了多種辦法相結(jié)合，我們運用到的芯片是我們常用的AT89C52這款，這個芯片是我們的常用芯片，也是在這個設(shè)計中的主控芯片，當(dāng)然我們采用的測量方法是時間間隔法。這個方法的運用也是本設(shè)計中的巧妙之處。在本設(shè)計中我們采用了一個定時器，同時在本設(shè)計中的展示階段采用的是分時段的方法來報警，在不同的時段報警的頻率不同，這樣聲音聽出來也不一樣。在設(shè)計中我們經(jīng)常會犯的錯誤就是在焊接引腳的時候特別的不細心，這容易產(chǎn)生誤差。測量距離的范圍一個是小于等于20cm之間，另外一個是在20cm到50cm之間。這兩個出來的聲音效果是不一樣的，而我做出來的實物已經(jīng)基本符合我的思路和當(dāng)初的目標。

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作者簡介

胡益祥，邵陽學(xué)院信息工程學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生。