胡益祥 彭森

摘 要：本文簡(jiǎn)單的介紹了一種基于單片機(jī)89C52控制的汽車倒車測(cè)距儀。設(shè)計(jì)中采用了超聲波測(cè)距技術(shù)與單片機(jī)技術(shù)相結(jié)合，利用了超聲波在傳輸中距離和時(shí)間的關(guān)系運(yùn)算，89C52主控芯片通過(guò)運(yùn)算計(jì)算出車后的障礙物與汽車后方的距離，然后在通過(guò)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(shí)如果在我們?cè)O(shè)定的測(cè)量范圍內(nèi)報(bào)警器會(huì)報(bào)警，這樣駕駛員能夠及時(shí)的了解到倒車時(shí)車后方的情況并采取相對(duì)應(yīng)的措施，從而大大提高了駕駛的安全系數(shù)。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；超聲波；測(cè)距儀

1 引言

由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，交通運(yùn)輸車輛的增加，因而產(chǎn)生的交通問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重且被人關(guān)注。我們可以看出來(lái)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(jìn)的頻率高，答案是可想而知的。倒車事故所帶來(lái)的后果是不能設(shè)想。正是因?yàn)檫@樣，對(duì)于開(kāi)發(fā)汽車的來(lái)說(shuō)，專門為倒車泊車等而設(shè)計(jì)的“倒車測(cè)距儀”非常有必要。通過(guò)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(cè)距儀這個(gè)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(duì)于駕駛員的福音來(lái)了，有了一個(gè)設(shè)計(jì)是專門針對(duì)汽車倒車時(shí)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(jì)各個(gè)部分的思想，從硬件到軟件，從簡(jiǎn)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(lè)見(jiàn)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(dá)的一種，倒車?yán)走_(dá)是那種會(huì)在車掛倒擋時(shí)開(kāi)始準(zhǔn)備工作的，主要是探頭、主機(jī)和顯示器三個(gè)部分組成。倒車?yán)走_(dá)主要經(jīng)歷了三個(gè)的時(shí)間段，六代的項(xiàng)目改良，從一開(kāi)始的倒車的防撞儀器，僅僅測(cè)量出車后非常短的范圍內(nèi)障礙物，并爆發(fā)出警報(bào)聲音，到現(xiàn)在的依據(jù)距離不同來(lái)分時(shí)段報(bào)警，采用專用集成電路的是之前的那兩個(gè)階段，簡(jiǎn)易的功能。但由于人們對(duì)汽車的駕駛幫助系統(tǒng)要求是非常高的，還有單片機(jī)現(xiàn)在的價(jià)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?yán)走_(dá)一般都是依據(jù)單片機(jī)作為核心的有智能的自動(dòng)化的測(cè)量距離的傳感系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)目的

系統(tǒng)總的構(gòu)思是我們?cè)诹私饬藛纹瑱C(jī)的理論知識(shí)的同時(shí)應(yīng)該充分掌握單片機(jī)系統(tǒng)的硬件和軟件構(gòu)建，提升我們實(shí)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(jī)的概念，自行的調(diào)試和寫(xiě)程序。本設(shè)計(jì)讓我能夠充分的了解到一些平時(shí)學(xué)不到的東西，比方說(shuō)單片機(jī)的微型接口的辦法，同時(shí)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(jì)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(shí)器，以及單片機(jī)。每當(dāng)當(dāng)超聲波發(fā)出聲音的時(shí)候，而另外一邊的超聲波接受聲音，這樣一來(lái)根據(jù)它們的時(shí)間差我們就能夠確定距離。當(dāng)超聲波開(kāi)始發(fā)出聲音的時(shí)候，定時(shí)器啟動(dòng)開(kāi)始記錄時(shí)間，同時(shí)聲音在空氣中傳播，當(dāng)遇到一定方向上的障礙物的時(shí)候又會(huì)傳播回來(lái)。這個(gè)時(shí)刻定時(shí)器便停止記錄時(shí)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(shí)計(jì)時(shí)器它記錄的時(shí)間我們記為t，這樣我們便大概的計(jì)算出來(lái)了出發(fā)射點(diǎn)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(jì)

在這個(gè)設(shè)計(jì)中我們都知道倒車測(cè)距儀是由超聲波發(fā)射器，接收器、單片機(jī)控制器的主控芯片、我們的LCD1602顯示器、報(bào)警器構(gòu)成的。并且它是采用超聲波測(cè)距的方法。在單片機(jī)控制器的控制下會(huì)首先會(huì)發(fā)出一個(gè)的信號(hào)。同時(shí)我們知道，當(dāng)信號(hào)發(fā)出后遇到障礙物的時(shí)候就會(huì)有回波信號(hào)的產(chǎn)生，然后控制器會(huì)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(huì)顯示具體距離，同時(shí)報(bào)警器會(huì)報(bào)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(cè)距原理

在這個(gè)模塊我們利用的是：當(dāng)在超聲波的接收端和發(fā)送端時(shí)，我們發(fā)送了一個(gè)脈沖，其中脈沖的寬度代表的就是我們的時(shí)間間隔，也就是上面我們所說(shuō)的時(shí)間T值，當(dāng)然我們可以看出寬度越寬代表距離是越遠(yuǎn)的，因?yàn)樗俣仁且粋€(gè)定值。其實(shí)在這個(gè)方面原理是非常簡(jiǎn)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(gè)信號(hào)的時(shí)候，我們的定時(shí)器在此同時(shí)也會(huì)啟動(dòng)，當(dāng)在信號(hào)在發(fā)射途中遇到障礙物的時(shí)候信號(hào)便會(huì)返回，在接收器接收的那一刻我們的定時(shí)器便會(huì)停止計(jì)時(shí)。中間的時(shí)間差就是我們前面所說(shuō)的時(shí)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(yuǎn)近：

L=340t/2=170t （1）

（1）中，L代表的就是車屁股與障礙物的遠(yuǎn)近距離，米就是它的單位，t就是我們?cè)诓僮髦杏?jì)時(shí)器記錄的時(shí)間，單位就是為秒。

3.2 超聲波發(fā)射電路設(shè)計(jì)

在發(fā)射電路的這個(gè)模塊，它主要很好的利用了一塊芯片，這個(gè)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(yùn)動(dòng)起來(lái)，這個(gè)芯片是涉及到了一個(gè)正負(fù)電壓的交換，它有著驅(qū)動(dòng)裝置，放大裝置，還有接收裝置，在我們的單片機(jī)會(huì)產(chǎn)生相反的兩個(gè)方波信號(hào)，經(jīng)由P2.0和P2.1這兩個(gè)口子輸出。這個(gè)信號(hào)會(huì)被放大器放大然后加在超聲波傳感器的兩個(gè)端口。

3.3 超聲波接收電路設(shè)計(jì)

在這個(gè)超聲波接收的部分，其實(shí)原理是非常的簡(jiǎn)單的，它主要是一個(gè)探頭部分和一個(gè)放大器的部分，為什么要使用放大器呢？那是因?yàn)樵谖覀兡匦盘?hào)的傳播過(guò)程中，總是存在信號(hào)的虧損的，這樣我們需要在接收裝置之前先將信號(hào)放大，然后在進(jìn)行接收，這樣我的信號(hào)才有可能接收正確。同時(shí)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(yǔ)

此設(shè)計(jì)中采用了多種辦法相結(jié)合，我們運(yùn)用到的芯片是我們常用的AT89C52這款，這個(gè)芯片是我們的常用芯片，也是在這個(gè)設(shè)計(jì)中的主控芯片，當(dāng)然我們采用的測(cè)量方法是時(shí)間間隔法。這個(gè)方法的運(yùn)用也是本設(shè)計(jì)中的巧妙之處。在本設(shè)計(jì)中我們采用了一個(gè)定時(shí)器，同時(shí)在本設(shè)計(jì)中的展示階段采用的是分時(shí)段的方法來(lái)報(bào)警，在不同的時(shí)段報(bào)警的頻率不同，這樣聲音聽(tīng)出來(lái)也不一樣。在設(shè)計(jì)中我們經(jīng)常會(huì)犯的錯(cuò)誤就是在焊接引腳的時(shí)候特別的不細(xì)心，這容易產(chǎn)生誤差。測(cè)量距離的范圍一個(gè)是小于等于20cm之間，另外一個(gè)是在20cm到50cm之間。這兩個(gè)出來(lái)的聲音效果是不一樣的，而我做出來(lái)的實(shí)物已經(jīng)基本符合我的思路和當(dāng)初的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]李光飛.單片機(jī)C程序設(shè)計(jì)實(shí)例指導(dǎo)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005

[2]樓然苗.51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2003

[3]馮建華.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)[M].北京：人民郵電出版社，2004

[4]譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì)（第三版）[M].清華大學(xué)出版社，2008

[5]王巧芝，鄭鋒，劉瑞國(guó).51單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用從入門到精通[M]. 中國(guó)鐵道出版社，2011

[6]康華光《電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）》[M]. 北京：高等教育出版社， 1999

作者簡(jiǎn)介

胡益祥，邵陽(yáng)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。