基于单片机的倒车防撞预警系统设计

1、基于单片机的倒车防撞预警系统设计系部名称：自动化系 专业班级：学生姓名： 指导教师：摘 要: 本文是基于超声波测距的倒车防撞系统的设计，主要是以单片机为控制核心，利用超声波传感器，检测汽车运行中后方障碍物与汽车的距离，通过数码管显示距离，并由蜂鸣器根据距离远近情况发出报警。关键词：超声波；超声波；防撞；报警Microcontroller-based collision warning reversing designAbstract: This article is based on ultrasonic ranging reverse collision avoidance system d

2、esign is mainly based microcontroller core, the use of ultrasonic sensors detect obstacles behind the car with the car running in the distance, through the digital display distance, by the buzzer under distance alarm condition.Key Words: Ultrasonic, Microcontroller, Impact-proof, Alarm1引言由于司机在停车时容易发

3、生碰撞摩擦等，给个人造成了一定心理压力和不必要的人身伤亡及经济损失。所以倒车防撞报警装置应运而生，通过对超声波发射与接收信号进行控制，利用单片机程序对超声波信号进行相应的分析、计算、处理后，把测得的障碍物到车的距离值显示在数码管上，然后由蜂鸣器报警，这样对减少倒车事故的发生具有一定的意义。2 超声波测距原理2.1 超声波介绍 我们把频率高于20000HZ的声波称为“超声波”。超声波广泛地应用在多种技术中。超声波有两个特点，一个是能量大，一个是沿直线传播。2.2 超生波测距原理在超声波探测电路中, 发射端输出一系列脉冲方波, 其宽度为发射超声波与接收超声波的时间间隔, 被测物距越远, 脉冲宽度越

4、大, 输出脉冲个数与被测距离成正比。本文硬件设计采用超声波往返时间检测法, 其测距原理图如图2.1所示。图2.1 测距原理图其原理为: 在超声波发射器两端输入40KHZ 脉冲, 脉冲信号经过超声波内部振子, 振荡产生机械波, 传播到被测面, 经反射后由超声波接收器接收, 超声波发送后到接收器接收的时间, 即为往返时间t，乘以超声波在空气中的速度c就得到二倍的声源与障碍物之间的距离L, 即： L=c*t/2 (3.1)3 硬件设计3.1 倒车报警系统框图 3.1 倒车报警系统框图该测距装置是由超声波传感器、单片机、发射/接收电路和数码管显示器组成。传感器输入端与发射接收电路相连,接收电路输出端与

5、单片机相连接,单片机的输出端与显示电路输入端相连接。单片机在T0时刻发射方波，同时启动定时器开始计时，当收到回波后，产生一负跳变到单片机中断口，单片机响应中断程序，定时器停止计数。计算时间差，即可得到超声波在媒介中传播的时间t，由此便可计算出距离L。3.2 倒车报警系统介绍 单片机系统介绍本模块选用STC89C52具有低能耗和高性能的特点。在单个芯片上，包含8位 CPU和8KFlash，完美的提供高效灵活、实际有效的解决方案。总体来说编程简单，IO口满足实际所需要的数量同时工作温度范围为-40+85°，在实际生活中不会受到环境的任何影响。工作电压为5.5V3.3V，电压的要求很低，即

6、使在汽车电瓶馈电甚至没电的情况下，简单的两节普通电池就能维持系统的正常运转。图3.2 单片机最小系统 显示装置显示电路采用的是共阳极8位数码管，该显示器与驱动电路相连用于控制数码管的显示。为使数码管显示，只需在是S1，S2，S3，S4依次置为低电平信号，再给数码管延时一段很小的时间，使数码管分别显示数值。图3.3 数码管显示装置 超声波发送与接收模块由单片机产生的40kHz的方波需要进行放大，才能驱动超声波传感器发射超声波，故本课题所选用的是74LS04集成芯片，图3.4为超声波发送模块。CX20106A是一款红外线检波接收的专用芯片（当 CX20106A 接收到40KHz的信号时，会在第7脚

7、产生一个低电平下降脉冲，这个信号可以接到单片机的外部中断引脚作为中断信号输入），使用CX20106A集成电路对接收探头受到的信号进行放大、滤波。图3.5为超声波接收模块。图3.4 超声波发送模块图3.5超声波接收模块 报警模块P2.0口接蜂鸣器，当小车离障碍物的距离小于70cm时，置P2.0为低电平，蜂鸣器发出报警；当小车距离障碍物的距离大于70cm时，置P2.0为高电平，蜂鸣器停止报警。当小车距离障碍物的距离20cm时，蜂鸣器放出长报警，2050cm时短报警，5070cm时为更短报警。报警模块如图3.6所示。图3.6 报警模块4 软件设计4.1 系统主流程图图4.1 系统主流程图5 超声波测

8、距误差分析根据超声波测距公式L=c*t/2 （声波在空气中的传播速度为: , 其中T为绝对温度数值, ,），可知测距的误差是由超声波的温度误差、传播速度误差和测量距离传播的时间误差引起的。以下主要分析温度误差，声速与温度的关系如表1。表1 声速与温度关系温度()-20-100102030声速(米秒)319325332338344349 这是超声波的温度效应特性，超声波的传播速度“C”可以用公式表示：C331.50.607t（m/s）,式中t=温度（）。因此要精确测量与某个物体之间的距离时，则应通过温度补偿的方法加以校正。6 结论论文主要是利用超声波测距技术，以单片机为主控电路，通过数码管显示和蜂鸣器报警，设计了一种倒车防撞预警装置，对于司机安全倒车具有一定意义。参考文献1李晓林等，单片机原理与接口技术（第2版），电子工业出版社 ，20112韩博起，车载倒车雷达系统的研究D，哈尔滨：哈尔滨工业大学，20063宋永东， 周美丽