楊秋賢

（吉林化工學(xué)院， 吉林 吉林 132022）

引言

隨著現(xiàn)代人生活水平的不斷提高，車(chē)輛數(shù)目也隨之變得越來(lái)越多。2017年，我國(guó)汽車(chē)銷(xiāo)售量達(dá)2 887.9萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)3%，汽車(chē)保有量再創(chuàng)新高[1]。該系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)為核心，利用超聲波特性對(duì)倒車(chē)時(shí)汽車(chē)尾部與障礙物之間的距離進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)LCD1602液晶顯示屏將四路測(cè)量距離顯示。利用語(yǔ)音提示功能及蜂鳴器報(bào)警系統(tǒng)對(duì)駕駛員進(jìn)行安全提示，從而降低事故的發(fā)生機(jī)率。

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

本設(shè)計(jì)利用脈沖回波法原理，以AT89C51單片機(jī)為系統(tǒng)核心將各個(gè)模塊和電路整合起來(lái)。周邊電路主要包括接收單片機(jī)信號(hào)的超聲波發(fā)射電路、報(bào)警電路、LCD模塊、語(yǔ)音模塊，和向單片機(jī)輸入信號(hào)的超聲波接收電路、按鍵模塊、以及電源電路。

2 硬件電路設(shè)計(jì)

單片機(jī)核心模塊采用最小系統(tǒng)即可，由單片機(jī)、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路和電源電路等幾部分構(gòu)成[2]。

語(yǔ)音模塊采用WT588D芯片，芯片內(nèi)嵌DSP高速音頻處理器，具有處理速度快、抗干擾能力強(qiáng)、音質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)[3]。芯片與揚(yáng)聲器相結(jié)合并通過(guò)單片機(jī)的P3.0、P3.1、P3.2、P3.3、P3.4 口輸入電信號(hào)使其正常工作（電路如圖1所示）。

圖1 語(yǔ)音電路

超聲波發(fā)射電路由STC11型單片機(jī)及MAX232芯片構(gòu)成，如圖2所示。當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)，AT89C51單片機(jī)的P2.0口、P2.1口分別與外部引腳TRIG、ECHO相連。AT89C51型單片機(jī)通過(guò)TRIG輸入高電平信號(hào)，使STC11型單片機(jī)從P51，P52口輸出8個(gè)40 Hz的信號(hào)給MAX232芯片的T1IN，T2IN口，令MAX232芯片驅(qū)動(dòng)。MAX232芯片會(huì)提高發(fā)射功率，并將超聲波發(fā)射出去，與此同時(shí)計(jì)時(shí)器對(duì)超聲波反射過(guò)程計(jì)時(shí)。

圖2 超聲波發(fā)射電路

在超聲波接收電路中，反射回來(lái)的微弱信號(hào)會(huì)由TL074芯片進(jìn)行放大、整形、濾波等處理。處理過(guò)的回波信號(hào)通過(guò)P60、P61口輸入給STC11型單片機(jī)，STC11型單片機(jī)通過(guò)P67口輸送信號(hào)給外部引腳ECHO，外部引腳ECHO輸出低電平信號(hào)返回給AT89C51型單片機(jī)（如圖3所示）。

圖3 超聲波接收電路

顯示模塊采用LCD1602液晶顯示屏進(jìn)行顯示，它具有顯示數(shù)字、字符、符號(hào)等功能，以及還具有價(jià)格低、體積小、耗電少等優(yōu)點(diǎn)。

報(bào)警模擬采用蜂鳴器，當(dāng)汽車(chē)倒車(chē)進(jìn)入設(shè)定的危險(xiǎn)距離時(shí)，單片機(jī)的P3.7口會(huì)輸出低電平給報(bào)警電路，此時(shí)蜂鳴器就會(huì)報(bào)警。

電源電路使用220 V的家用電源供電，利用LM7805控制芯片來(lái)獲取的+5 V，使其為單片機(jī)和其他的芯片供電。

按鍵電路由3個(gè)普通按鍵組成。駕駛員可根據(jù)固定的按鍵來(lái)設(shè)置障礙物與超聲波模塊之間的安全值。

3 設(shè)備運(yùn)行過(guò)程

汽車(chē)進(jìn)入倒車(chē)狀態(tài)時(shí)給測(cè)距系統(tǒng)一個(gè)信號(hào)，令測(cè)距系統(tǒng)初始化。測(cè)距系統(tǒng)完成初始化后，對(duì)定時(shí)器及中斷進(jìn)行設(shè)定，同時(shí)發(fā)射超聲波對(duì)四個(gè)支路進(jìn)行測(cè)距，利用返回的超聲波信號(hào)作為觸發(fā)中斷的條件。中斷觸發(fā)后，根據(jù)獲得的超聲波發(fā)收間隔計(jì)算與后方物體的距離，并將測(cè)得的四路距離值通過(guò)LCD液晶顯示屏顯示。如汽車(chē)與后方物體的距離過(guò)近則觸發(fā)報(bào)警功能。在設(shè)備運(yùn)行0.5 s后系統(tǒng)進(jìn)入下輪循環(huán)。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

針對(duì)四路傳感器中的一路進(jìn)行驗(yàn)證，采用10組測(cè)量數(shù)據(jù)。在40～220 cm范圍內(nèi)的十組數(shù)據(jù)的相對(duì)誤差在5%以?xún)?nèi)，符合一般技術(shù)要求。實(shí)驗(yàn)所產(chǎn)生的誤差可能是受超聲波測(cè)距盲區(qū)的外界溫度、超聲波的傳播速度等條件的影響。

5 結(jié)語(yǔ)

本設(shè)計(jì)采用了AT89C51單片機(jī)作為系統(tǒng)的主控制芯片，對(duì)汽車(chē)倒車(chē)測(cè)距系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)具有價(jià)格低、體積小、易安放、精度高和穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。該系統(tǒng)的語(yǔ)音提示功能、報(bào)警功能、距離顯示等功能對(duì)駕駛員安全駕駛有著積極的輔助作用。