基于單片機的倒車預警系統(tǒng)設(shè)計

李智亮 薛偉

摘要：現(xiàn)代車輛工業(yè)中，對于倒車預警系統(tǒng)的需求度越來越高，因此必須要能夠通過專業(yè)的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對倒車預警體系的科學設(shè)計與利用?；趯纹瑱C設(shè)備作用下，倒車預警系統(tǒng)實現(xiàn)功能的分析，本文探討了針對倒車預警系統(tǒng)的硬件和軟件系統(tǒng)設(shè)計方法，并且論證了該體系的具體運行模式，讓基于單片機的倒車預警系統(tǒng)設(shè)計方案符合標準。

關(guān)鍵詞：單片機;倒車預警系統(tǒng);硬件系統(tǒng)

中圖分類號：U463.6? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）11-0237-02

0? 引言

基于單片機的倒車預警系統(tǒng)在設(shè)計過程，既包括驗證系統(tǒng)的設(shè)計，也包括軟件系統(tǒng)的設(shè)計，硬件系統(tǒng)的設(shè)計主要是針對電路系統(tǒng)的控制以及針對單片機本身的裝備，對于軟件系統(tǒng)的控制，則主要是針對單片機內(nèi)所存儲的相關(guān)程序以及各類設(shè)施使用方法的分析，之后根據(jù)實現(xiàn)需要，實現(xiàn)硬件和軟件系統(tǒng)的協(xié)調(diào)，讓倒車預警系統(tǒng)正常運行。

1? 基于單片機的倒車預警系統(tǒng)實現(xiàn)的功能

1.1 測距功能

倒車預警系統(tǒng)在運行過程中，一個核心的內(nèi)容自然是針對測距功能的實現(xiàn)，而測距功能當前已經(jīng)開發(fā)出了各類倒車雷達系統(tǒng)，可以直接根據(jù)汽車周邊多個方向上的測距系統(tǒng)實現(xiàn)相關(guān)信息的處理。當然針對圖像處理技術(shù)的逐漸完善和優(yōu)化，也開始可以基于圖像表現(xiàn)實現(xiàn)對距離的測量，不過針對該項功能，在車輛測距上的使用效果較差，因為無需進行全面的應用，只需要使用測距雷達即可，同時針對圖像的處理系統(tǒng)可以在駕駛室內(nèi)實時顯示，讓駕駛員可以基于圖像信息以及預警信息實現(xiàn)對這兩類信息系的共同利用。

1.2 防撞功能

倒車預警系統(tǒng)的配置目的，自然是針對防撞功能的實現(xiàn)，所謂的防撞功能主要是在車輛四個方向上，車輛和周邊障礙物之間的測量，當然在當前的車輛運行環(huán)境下，在空間上可能會在四個區(qū)域內(nèi)的障礙物，甚至即使是在駕駛員的視野范圍內(nèi)，有可能會容易誤判，或者由于相關(guān)設(shè)施的結(jié)構(gòu)特殊性，導致駕駛員誤判。對于預警系統(tǒng)，自然要全面通過采用測距系統(tǒng)，實現(xiàn)各類設(shè)施和車輛間距的測量，之后根據(jù)測量結(jié)果，與設(shè)定的限制參數(shù)對比，在超過了安全間距參數(shù)之后發(fā)出警報信息。

1.3 抗干擾功能

現(xiàn)代車輛對通信系統(tǒng)的要求逐漸提高，而一些情況下，通信系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁波會串入倒車預警系統(tǒng)電路，導致該系統(tǒng)無法正常運行，使得預警系統(tǒng)失效。在倒車預警系統(tǒng)的設(shè)計階段，就需要對抗干擾能力進行保障和升級，比如在電路中配套設(shè)置濾波器，借助電感器和電容器對干擾信號進行去除，同時根據(jù)當前已經(jīng)開發(fā)出的管理方案和設(shè)施的使用標準，實現(xiàn)對所有設(shè)施的監(jiān)管，以全面提高該設(shè)施的測量精度[1]。

1.4 警報系統(tǒng)電路

基于單片機的倒車預警系統(tǒng)開發(fā)過程，要對警報系統(tǒng)設(shè)置專業(yè)的電路，而在當前的電路配置過程，一種是直接通過語音警告的方式，將當前可能出現(xiàn)的撞擊位置、撞擊概率以及撞擊嚴重程度直接向駕駛員通報，另一種可以在駕駛室內(nèi)所配置的屏幕上，直接實現(xiàn)對這類可能出現(xiàn)的碰撞點進行說明。在得到了良好的說明效果之后，才可以讓駕駛員針對這類信息的處理模式和處理工作標準對其進行科學化的配置，可以說在該電路的運行過程，要能夠面向兩個層面，一個是語音播報系統(tǒng)，另一個是視頻播放系統(tǒng)。

2? 基于單片機的倒車預警系統(tǒng)硬件系統(tǒng)設(shè)計

2.1 測距設(shè)施

測距設(shè)施的配置過程，主要是通過采用超聲波發(fā)射和回波接收電路，實現(xiàn)對當前距離參數(shù)進行控制，其中主要是用于對超聲波系統(tǒng)和脈沖驅(qū)動系統(tǒng)的配置，之后采用脈沖電路實現(xiàn)對電壓幅值的調(diào)整，讓該系統(tǒng)的運行過程可以確保電信號和聲音信號之間的良好轉(zhuǎn)化。此外也要對超聲波的發(fā)射情況進行實際化測量，還需要借助兼具收發(fā)作用的傳感器對返回的超聲波信號進行直接性的轉(zhuǎn)換，之后通過相關(guān)參數(shù)的核算，以了解車輛和其他障礙物之間的間距。

2.2 信號處理設(shè)施

信號的處理設(shè)施建設(shè)過程，需要根據(jù)實際的處理工作原則和方法對其進行配置專業(yè)的電路，其中針對超聲波信號的輸入端口要和該單片機接口進行連接，通常使用RC串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，在2腳和地面之間進行連接。對于單片機系統(tǒng)中也要設(shè)置放大電路和負反饋網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，需要對其中的一個重要組成部分進行處理，并且利用電阻設(shè)施控制該電路的增益，并且確定RC網(wǎng)絡(luò)的運行原理，若發(fā)現(xiàn)其中配置的電阻如果阻值變小，那么產(chǎn)生的負反饋也會變?nèi)?，放大倍?shù)會增加，因此需要根據(jù)整個系統(tǒng)對于信號的處理方法和處理原則，對相關(guān)設(shè)施進行科學化的選擇。而對于其中所配置的檢波電容，需要將其連接在3腳和地面之間，通過配置針對電容大小的適宜性參數(shù)對其做出參數(shù)調(diào)整，從而能夠變更整個RC電路和超聲波電信號的放大靈敏程度，以充分抵抗外界干擾效果，其中電容越大則相關(guān)的靈敏程度越低，抵抗外界干擾水平就會得到增強，不過如果導致整個靈敏度過低，那么也會對整個通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)造成影響，因此需要對該電容參數(shù)進行適當?shù)恼{(diào)整。

2.3 系統(tǒng)控制電路

在系統(tǒng)運行過程的系統(tǒng)控制電路中，需要對整個電路的運行原理進行控制，因為整個系統(tǒng)中采用單片機對輸入和輸出端口進行調(diào)整，而同時單片機的這兩類端口數(shù)量稀少，如果不對產(chǎn)生的延伸功能加以考慮，那么僅從使用空間和成本投入的成本進行考慮時，可以采用AT89C2D51單片機作為控制電路的關(guān)鍵部件，該單片機中含有20個引腳，其中15個為I/O端口，還有兩個占用空間較小的16位定時器和計數(shù)器，為了能夠降低誤差，廠商此時可采用12MHz的晶振。對于P3.3端口，會以特定的周期輸出40kHz的脈沖參數(shù)，并可以讓該系統(tǒng)運行中，可以按照特定的周期，加入專用的超聲波發(fā)射裝置和回波的接收電路。

2.4 信息報警電路

硬件電路的建設(shè)過程，要能夠與駕駛室內(nèi)的相關(guān)設(shè)施進行銜接，當然警報發(fā)出中可以根據(jù)已經(jīng)設(shè)定的程序，對當前的安全風險源以及相關(guān)風險可能引發(fā)的后果進行說明，那么在整個信息報警電路的配發(fā)過程，就可以根據(jù)當前已經(jīng)取得的雷達測距設(shè)施，使得語音播報裝置可以直接應用于相關(guān)信息的說明和發(fā)布階段。此外在目前的技術(shù)使用過程，可以將實際產(chǎn)生的碰撞位置預測點，與視頻信號進行結(jié)合，并且直接通過中控平臺中的視頻顯示器進行展現(xiàn)，通過采取該方法可以使得整個信息報警電路從運行原理、運行方法和運行原則的設(shè)施具有更高的科學性、完善性與合理性[2]。

2.5 其他硬件設(shè)置

其他硬件設(shè)施的配置中，主要是根據(jù)該系統(tǒng)可能遭受的周邊環(huán)境影響參數(shù)以及其他的運行參數(shù)對其進行調(diào)整，而所有的設(shè)施在配置過程，都要根據(jù)實際的運行狀態(tài)，對相關(guān)參數(shù)做出進一步的規(guī)劃和調(diào)整，之后全面根據(jù)配置硬件的使用原則，對實際造成的運行成果方面影響進行進一步的討論。

3? 基于單片機的倒車預警系統(tǒng)軟件系統(tǒng)設(shè)計

3.1 主程序設(shè)計

主程序的設(shè)計過程，針對該系統(tǒng)的初始化操作，如果把最大的測量間距設(shè)置為8m，那么在循環(huán)工作的階段時間為2×8/346Δ46ms，通常規(guī)避程序執(zhí)行的具體時間以及傳感器余振也會產(chǎn)生延時，因此會產(chǎn)生足夠的余量，并將該參數(shù)進行設(shè)置。

P1.0和P3.3兩個端口規(guī)定時間，需要對堆棧進行設(shè)定參數(shù)，用16工作方式進行定時操作，處于56ms左右，而設(shè)計的定時器P1.0的16位工作方式進行技術(shù)核定，實現(xiàn)對于技術(shù)參數(shù)的確定，該參數(shù)為0000H，之后對其進行啟動操作，設(shè)定的顯示數(shù)據(jù)及相關(guān)信息的三位數(shù)字編碼，BCD碼為999（cm），并在此時輸出空白字形，且表示為完成了四路的探測處理工作，之后會以四種數(shù)據(jù)信息中值的最小參數(shù)進行處理，輸入到顯示器的緩沖區(qū)域內(nèi)，并利用LED數(shù)碼管進行展示。同時將這一參數(shù)同設(shè)置的100cm之間做出對比，如果最小值不大于100cm時，則P3.7端口歸零，三極管碼頭導通操作，并發(fā)出應答警報提示音。

對于整個大面積采用的晶振為12MHz，那么一個機器的周期為1μs，因此計時器是實時過程的，技術(shù)標準為1μs，工作模式設(shè)定成16位定時器和計數(shù)器，那么最大的定時時間為65.536ms，因為相關(guān)參數(shù)每隔56毫秒就會發(fā)出中斷情況，因此要讓中斷操作的過程處于暫時停計時狀態(tài)，這就確保該裝置不會出現(xiàn)溢出中斷情況，而一個流程四路探測處理完成之后，需要消耗的時間為224ms，時間相對較短，同時倒車過程的速度較慢，因此可以實現(xiàn)實時動態(tài)顯示。

3.2 程序中斷設(shè)計

在程序的中斷處理過程，會每隔56ms處在各個方向上進行一定的超聲波發(fā)送和回報接收，并對相關(guān)的電路進行選通操作，之后對傳播方向子程序的運行參數(shù)進行實時調(diào)取，以傳遞16個超聲波脈沖電壓。在進行計時時，設(shè)定參數(shù)為56ms，確保每一路的工作都為56ms時間，為了能夠可以有效規(guī)避配置的傳感器余振時所產(chǎn)生的中斷信息，需要在執(zhí)行延時2.8ms操作之后，才可以執(zhí)行0實施中斷，從而對返回的超聲波信號進行接收，因此最小的間距則可以得到確定。

3.3 誤差協(xié)調(diào)程序

在整個系統(tǒng)的運行過程，必不可免的會產(chǎn)生一定的誤差，不過這類誤差實際上是否可以進行調(diào)取和處理，還需要根據(jù)相關(guān)程序的處理工作要求進行設(shè)定[3]。此外在處理中，實際上在硬件層面上已經(jīng)開始通過對相關(guān)誤差的產(chǎn)生量情況以及對于隔離設(shè)施的處理情況進行了一定程度上的協(xié)調(diào)，通過采用濾波裝置可以完成處理，此外在程序界面上，則需要在其中設(shè)置復位程序，該程序可以在車輛的正常行駛過程，實現(xiàn)對倒車預警系統(tǒng)的復位操作，此時可以有效清除產(chǎn)生的各類緩存信息，以防范存在的碎片化信息從而造成更為嚴重的誤差。

4? 結(jié)論

綜上所述，車輛的倒車報警系統(tǒng)在設(shè)計過程，主要的涉及設(shè)計項目包括硬件系統(tǒng)的設(shè)計和軟件系統(tǒng)的設(shè)計，要能夠?qū)崿F(xiàn)對各個電路的配置，同時對單片機本身的型號進行科學的選擇，唯有如此才可以確保該系統(tǒng)可以正確發(fā)揮應有作用。同時在軟件程序的設(shè)計階段，設(shè)計上包括相關(guān)設(shè)備的選擇、整體程序的設(shè)計以及各類分支程序的設(shè)定等，以充分提高預警程序的工作質(zhì)量。

參考文獻：

[1]隋美麗，劉敏杰，成林，等.基于ATmega16芯片的車用倒車測距系統(tǒng)設(shè)計[J].汽車實用技術(shù)，2021，46（01）：23-25.

[2]袁秀珍.基于單片機的倒車防撞預警系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn)分析[J].電子世界，2020（21）：147-148.

[3]帥盼，張海寧，白福，等.基于超聲波測距的汽車倒車避障系統(tǒng)設(shè)計[J].國外電子測量技術(shù)，2016，35（10）：54-57.