汽車倒車防撞報(bào)警器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)word格式-資料下載頁
2024-12-05 21:41本頁面
【導(dǎo)讀】倒車?yán)走_(dá)能以聲音。消除視線模糊的缺陷，提高駕駛的安全性。本文詳細(xì)介紹了一種基于AT89C51. 單片機(jī)的超聲波脈沖測距的倒車防撞報(bào)警器的設(shè)計(jì)。播速度為確定條件,利用超聲波的反射，測量距離。論文概述了超聲測距的基本。原理及超聲傳感器的特性，并在超聲測距原理的基礎(chǔ)上,提出了系統(tǒng)的總體構(gòu)成，以蜂鳴器報(bào)警作為警告提醒，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。
【正文】 表達(dá)能力強(qiáng)、可進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)、可以直接控制計(jì)算機(jī)硬件、生成代碼質(zhì)量高、使用方便等諸多優(yōu)點(diǎn)。 整個(gè)軟件采用模 塊化設(shè)計(jì) ,由主程序、預(yù)置子程序、發(fā)射子程序、接收子程序、顯示子程序等模塊組成。根據(jù)系統(tǒng)的要求 ,系統(tǒng)軟件應(yīng)具有以下功能 : (1)控制超聲波發(fā)射、接收傳感器的工作狀態(tài)。傳感器探測距離時(shí)發(fā)射傳感器還要依次輪流工作 ,這些功能需靠軟件程序來實(shí)現(xiàn)。 (2)根據(jù)當(dāng)前的溫度得到超聲波的速度然后計(jì)算出倒車避撞的安全距離和報(bào)警距離。 安全距離就是設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)的 2 米 ,根據(jù)超聲波測距儀測定距離與設(shè)定的值比較。如果測量的距離小于 2 米大于或等于 米時(shí)，發(fā)出 Bi， Bi， Bi 的聲音 。小于 大于或等于 米時(shí)，發(fā)出 BiBiBi， BiBiBi， BiBiBi 的聲音 。小于 米大于 米時(shí)發(fā)出連續(xù)的 Bi 的聲音 。小于等于 米時(shí)，發(fā)出語音“危險(xiǎn)”提示。 (3)測出超聲波信號(hào)的往返時(shí)間 ,來計(jì)算出最近的障礙物與車的距離。超聲波從發(fā)射出去碰到障礙物返回接收傳感器的時(shí)間 ,需要通過軟件定時(shí)器來記錄。根據(jù)這個(gè)時(shí)間才能計(jì)算出障礙物的距離。 軟件設(shè)計(jì)的主要思路是將預(yù)置、發(fā)射、接收、顯示、聲音報(bào)警等功能編成獨(dú)立的模塊 ,在主程序中采用鍵控循環(huán)的方式 ,當(dāng)按下控制鍵后 ,在一定周期內(nèi) ,依次執(zhí)行各個(gè)模塊 ,調(diào)用預(yù)置子程序、發(fā)射子程序、查詢接收子程序、定時(shí)子程序 ,并 9 把測 量的結(jié)果進(jìn)行分析處理 ,根據(jù)處理結(jié)果決定顯示程序的內(nèi)容以及是否調(diào)用聲音報(bào)警程序。當(dāng)測得距離小于預(yù)置距離時(shí) ,聲音報(bào)警程序被調(diào)用。主程序首先是對(duì)系統(tǒng)環(huán)境初始化 ,設(shè)置定時(shí)器 T0 工作模式為 16 位定時(shí)計(jì)數(shù)器模式。置位總中斷允許位 EA 并給顯示端口 P0 和 P2 清 0。然后調(diào)用超聲波發(fā)生子程序送出一個(gè)超聲波脈沖 ,為了避免超聲波從發(fā)射器直接傳送到接收器引起的直射波觸發(fā) ,需要延時(shí)約 ms(這也就是超聲波測距儀會(huì)有一個(gè)最小可測距離的原因 )后 ,才打開外中斷 0 接收返回的超聲波信號(hào)。由于采用的是 12 MHz 的晶振 ,計(jì)數(shù)器每計(jì)一個(gè)數(shù)就是 1 s,當(dāng)主程序檢測到接收成功的標(biāo)志位后 ,將計(jì)數(shù)器 TO 中的數(shù) (即超聲波來回所用的時(shí)間 )按式 (3)計(jì)算 ,即可得被測物體與測距儀之間的距離 ,假設(shè)當(dāng)前溫度是 20℃ , 則聲速為 344 m/S,則有 :d=(cxt)/2=172To/10000cm(3)其中 ,To 為計(jì)數(shù)器T0 的計(jì)算值。測出距離后結(jié)果將以十進(jìn)制 BCD 碼方式送往 LED 顯示約 ,然后再發(fā)超聲波脈沖重復(fù)測量過程。 10 定時(shí)中斷服 務(wù)子程序 外部中斷服務(wù)子程序 11 4 系統(tǒng)的調(diào)試與優(yōu)化 超聲波測距儀的制作和調(diào)試都比較簡單 ,安裝時(shí)探頭時(shí)應(yīng)保持兩換能器中心軸線平行并相距 4～ 8cm,其余元件無特殊要求。若能將超聲波接收電路用金屬殼屏蔽起來 ,則可提高抗干擾能力。根據(jù)測量范圍要求不同 ,可適當(dāng)調(diào)整與接收換能器并接的濾波電容 C 的大小 ,以獲得合適的接收靈敏度和抗干擾能力。系統(tǒng)調(diào)試完后對(duì)測量誤差和重復(fù)一致性進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)分析 ,不斷優(yōu)化系統(tǒng)使其達(dá)到實(shí)際使用的測量要求。 發(fā)射器探頭對(duì)接收器探頭的影響 超聲波從發(fā)射到接收的時(shí)間間隔是由控制器內(nèi)部的定時(shí)器來完成的。由于發(fā)射器探頭與接收器探頭的距離不大 ,有部分波未經(jīng)被測物就直接繞射到接收器上 ,造成發(fā)送部分與接受部分的直接串?dāng)_問題。這一干擾問題可通過軟件編程 ,使控制器不讀取接收器在從發(fā)射開始到 虛假反射波 結(jié)束的時(shí)間段里的信號(hào)。這樣 ,就有效的避免了干擾 ,但另一方面也形成了 20cm的“盲區(qū)”。此“盲區(qū)”很小 ,對(duì)本系統(tǒng)沒有影響。 溫度的補(bǔ)償 由于超聲波也是一種聲波 ,其聲速 C 與溫度有關(guān) ,表 1 列出了幾種不同溫度下的聲速。為了保障能得到高精度的測量結(jié)果本設(shè)計(jì)采用了溫 度補(bǔ)償?shù)姆椒右猿C正 ,聲速確定后 ,只要測得超聲波往返的時(shí)間 ,即可求得距離。所以 ,在超聲波探頭旁邊需要放置溫度傳感器 ,測出環(huán)境溫度 T,由單片機(jī)控制器進(jìn)行軟件修正。 表 1 聲速與溫度關(guān)系表 溫度 (℃ ) 30 20 10 0 10 20 30 100 聲速（米 /秒） 313 319 325 323 338 344 349 386 12 結(jié)束語 本文所設(shè)計(jì)的汽車倒車防撞報(bào)警器是保障汽車倒車安全的輔助系統(tǒng) ,通過超聲波探頭發(fā)出超聲波 ,使用高速單片機(jī)計(jì)算距離 ,并加入了溫度補(bǔ)償電路 ,提高了距離 計(jì)算的精度。系統(tǒng)安裝的液晶顯示器可以直觀的顯示溫度和距離 ,給駕駛員提供了方便。倒車時(shí)當(dāng)汽車與障礙物的距離小于所設(shè)定的安全距離時(shí) ,系統(tǒng)便通過語音集成電路發(fā)出報(bào)警 ,提醒駕駛員 ,防止汽車的碰撞或擦傷 ,具有很強(qiáng)的實(shí)用性。由于探頭安裝位置的關(guān)系，車后上方的障礙物一般是無法探測到的；此外，當(dāng)車后方的障礙物過低 (坑洼、小水溝 )或角度超過探頭偵測的范圍時(shí)，譬如臺(tái)階、石頭等，對(duì)一些較細(xì)的東西，如鐵絲等，倒車防撞報(bào)警器同樣無能為力。倒車防撞報(bào)警器只能作為司機(jī)朋友的一種輔助設(shè)備，但不能過分依賴防撞報(bào)警器，必要時(shí)應(yīng)下車觀察路況及周 邊環(huán)境。 參考文獻(xiàn) : [1]沈進(jìn)棋 .移動(dòng)機(jī)器人多路超聲波數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn) [J].電子技術(shù) ,2021,(6). [2]馬義德 .汽車防撞系統(tǒng)的研究 [J].交通管理 ,2021,(7). [3]楊自棟 .簡易超聲波測距儀的軟硬件設(shè)計(jì) [J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程 ,2021,(4). [4]左震 .黃芝平 .駱瀟 .超聲波測距儀與嵌入式 SPTK 控制器在汽車自動(dòng)剎車系統(tǒng)中的應(yīng)用 .中國半導(dǎo)體設(shè)備與材料網(wǎng) , 2021,5. [5]韓贊東 .超聲定位技術(shù)在汽車安全預(yù)警系統(tǒng)中的應(yīng)用 [J].測控技術(shù) ,2021,(8). [6]雷輝 .基于 AT89C2051 的智能型汽車防撞報(bào)警器的設(shè)計(jì) [J].電子工程師 .2021 年2 期 .第 1112
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