許志+馬洋錦+王雷

【摘 要】為了避免貨運車輛在倉庫等類似環(huán)境中發(fā)生擦碰事故，設計了一種基于US100超聲波測距模塊和AT89C51單片機的適用于倉儲貨運車輛的防撞與報警系統(tǒng)。

【關鍵詞】AT89C51單片機；US100超聲波模塊

0 引言

貨運車進入倉庫里面時，由于倉庫空間狹小，甚至貨物堆積比較混亂，導致倉庫內(nèi)部的行駛環(huán)境比較惡劣。即使司機在倉庫中緩慢小心地行駛，也難免會發(fā)生碰撞，導致貨物以及車輛地損傷，進而帶來不必要地損失。因此，設計一種可以在倉庫里面運用的防撞與報警系統(tǒng)就顯得比較迫切。因此，本文設計了一種基于單片機的倉儲貨運車防撞控制與報警系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以放置于司機的視線盲區(qū)，當車輛與貨物達到一定距離時，就可以發(fā)出警報并且制動。而AT89C51與US100以及設計的整體電路性能可靠，價格低廉，很適合在倉儲環(huán)境中使用。

1 系統(tǒng)的基本原理

本系統(tǒng)先利用單片機發(fā)出控制信號使US100超聲波測距模塊發(fā)出超聲波，再由超聲波模塊接收遇到障礙物而反射回來的超聲波，利用從發(fā)出超聲波直到接收到反射回來的超聲波之間的時間差，單片機就能計算出車輛與貨物之間的距離，再利用單片機控制LCD1602顯示距離，并酌情進行制動與報警。

2 硬件設計

2.1 超聲波模塊

本系統(tǒng)所使用的超聲波模塊是US100超聲波測距模塊。US100超聲波測距模塊價格低廉，并且直接利用該模塊可以簡化硬件電路的設計和軟件的設計，使整個系統(tǒng)得以簡化。

US100超聲波測距模塊能進行0—4.5m的非接觸測距，其靜態(tài)功耗低于2mA，由于溫度的不同會對超聲波測距的結(jié)果產(chǎn)生誤差，所以該模塊還自帶溫度傳感器對電平觸發(fā)測距方式的結(jié)果進行校正，以減小溫度造成的誤差。US100超聲波測距模塊具有電平觸發(fā)測距和串口觸發(fā)測距兩種方式，本系統(tǒng)采用其電平觸發(fā)測距方式。

US100超聲波測距模塊獲得回響信號后，單片機就能獲得超聲波從發(fā)射出去到遇到障礙物被反射回超聲波測距模塊所需要的時間，利用公式：

便可計算出超聲波測距模塊與障礙物之間的距離。

2.2 單片機

由于本系統(tǒng)所需要進行的數(shù)據(jù)處理和運算較簡單，控制外部設備所需要的I/O也比較少，所以選擇AT89C51單片機。

AT89C51單片機內(nèi)部具有兩個定時/計數(shù)器，在程序設計時正好一個用于控制超聲波模塊發(fā)出超聲波，另一個用于產(chǎn)生PWM信號以控制速度。其所具備的I/O端口數(shù)與其內(nèi)部的RAM、ROM空間很適合本系統(tǒng)的開發(fā)。并且其程序設計簡單，錄入方便，可以在不同的倉庫環(huán)境下很方便地修改程序。AT89C51價格便宜而且性能穩(wěn)定耐用，很是適合像倉庫這種環(huán)境比較復雜的場合。

3 軟件設計

本系統(tǒng)的軟件是基于keil C的單片機C語言。單片機C語言是在C語言的基礎上開發(fā)的一種適用于對單片機進行編程的語言。相對于傳統(tǒng)的匯編語言來說，單片機C語言更加符合正常語言的形式，對程序員的要求大大降低，而且單片機C語言和匯編語言一樣具有強大的機器級的控制能力，使系統(tǒng)的運行更加可靠。

本系統(tǒng)的程序中包括了主函數(shù)（用于初始化定時器與執(zhí)行調(diào)用函數(shù)）、超聲波定時器中斷函數(shù)、距離計算及顯示調(diào)用函數(shù)、PWM速度控制函數(shù)。程序的流程圖如下：

4 proteus仿真

由圖5的仿真結(jié)果可知，當距離在1米以上時，電機轉(zhuǎn)動，系統(tǒng)沒有減速。

由圖6的仿真結(jié)果可知，當距離在0.6米（設定閥值）一下時，系統(tǒng)減速至電動機停轉(zhuǎn)。

5 實驗結(jié)果

由上圖7可知，當距離大于設定閥值時，系統(tǒng)未減速（輪胎齒模糊不可見，說明輪胎在轉(zhuǎn)）。

由上圖8可知，當系統(tǒng)小于設定閥值時，系統(tǒng)已減速到停止（輪胎齒清晰可見說明輪子不在轉(zhuǎn)）。

6 結(jié)束語

該系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)過試驗驗證，系統(tǒng)的可靠性良好，減速和報警措施實施及時，可以運用于實際的生產(chǎn)與生活中。

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[責任編輯：朱麗娜]