李智亮 薛偉

摘要：現(xiàn)代車輛工業(yè)中，對于倒車預(yù)警系統(tǒng)的需求度越來越高，因此必須要能夠通過專業(yè)的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對倒車預(yù)警體系的科學(xué)設(shè)計(jì)與利用?；趯纹瑱C(jī)設(shè)備作用下，倒車預(yù)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能的分析，本文探討了針對倒車預(yù)警系統(tǒng)的硬件和軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，并且論證了該體系的具體運(yùn)行模式，讓基于單片機(jī)的倒車預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案符合標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：單片機(jī);倒車預(yù)警系統(tǒng);硬件系統(tǒng)

中圖分類號：U463.6? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）11-0237-02

0? 引言

基于單片機(jī)的倒車預(yù)警系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程，既包括驗(yàn)證系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，也包括軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是針對電路系統(tǒng)的控制以及針對單片機(jī)本身的裝備，對于軟件系統(tǒng)的控制，則主要是針對單片機(jī)內(nèi)所存儲的相關(guān)程序以及各類設(shè)施使用方法的分析，之后根據(jù)實(shí)現(xiàn)需要，實(shí)現(xiàn)硬件和軟件系統(tǒng)的協(xié)調(diào)，讓倒車預(yù)警系統(tǒng)正常運(yùn)行。

1? 基于單片機(jī)的倒車預(yù)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能

1.1 測距功能

倒車預(yù)警系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，一個核心的內(nèi)容自然是針對測距功能的實(shí)現(xiàn)，而測距功能當(dāng)前已經(jīng)開發(fā)出了各類倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)，可以直接根據(jù)汽車周邊多個方向上的測距系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)相關(guān)信息的處理。當(dāng)然針對圖像處理技術(shù)的逐漸完善和優(yōu)化，也開始可以基于圖像表現(xiàn)實(shí)現(xiàn)對距離的測量，不過針對該項(xiàng)功能，在車輛測距上的使用效果較差，因?yàn)闊o需進(jìn)行全面的應(yīng)用，只需要使用測距雷達(dá)即可，同時針對圖像的處理系統(tǒng)可以在駕駛室內(nèi)實(shí)時顯示，讓駕駛員可以基于圖像信息以及預(yù)警信息實(shí)現(xiàn)對這兩類信息系的共同利用。

1.2 防撞功能

倒車預(yù)警系統(tǒng)的配置目的，自然是針對防撞功能的實(shí)現(xiàn)，所謂的防撞功能主要是在車輛四個方向上，車輛和周邊障礙物之間的測量，當(dāng)然在當(dāng)前的車輛運(yùn)行環(huán)境下，在空間上可能會在四個區(qū)域內(nèi)的障礙物，甚至即使是在駕駛員的視野范圍內(nèi)，有可能會容易誤判，或者由于相關(guān)設(shè)施的結(jié)構(gòu)特殊性，導(dǎo)致駕駛員誤判。對于預(yù)警系統(tǒng)，自然要全面通過采用測距系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各類設(shè)施和車輛間距的測量，之后根據(jù)測量結(jié)果，與設(shè)定的限制參數(shù)對比，在超過了安全間距參數(shù)之后發(fā)出警報信息。

1.3 抗干擾功能

現(xiàn)代車輛對通信系統(tǒng)的要求逐漸提高，而一些情況下，通信系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁波會串入倒車預(yù)警系統(tǒng)電路，導(dǎo)致該系統(tǒng)無法正常運(yùn)行，使得預(yù)警系統(tǒng)失效。在倒車預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)階段，就需要對抗干擾能力進(jìn)行保障和升級，比如在電路中配套設(shè)置濾波器，借助電感器和電容器對干擾信號進(jìn)行去除，同時根據(jù)當(dāng)前已經(jīng)開發(fā)出的管理方案和設(shè)施的使用標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)對所有設(shè)施的監(jiān)管，以全面提高該設(shè)施的測量精度[1]。

1.4 警報系統(tǒng)電路

基于單片機(jī)的倒車預(yù)警系統(tǒng)開發(fā)過程，要對警報系統(tǒng)設(shè)置專業(yè)的電路，而在當(dāng)前的電路配置過程，一種是直接通過語音警告的方式，將當(dāng)前可能出現(xiàn)的撞擊位置、撞擊概率以及撞擊嚴(yán)重程度直接向駕駛員通報，另一種可以在駕駛室內(nèi)所配置的屏幕上，直接實(shí)現(xiàn)對這類可能出現(xiàn)的碰撞點(diǎn)進(jìn)行說明。在得到了良好的說明效果之后，才可以讓駕駛員針對這類信息的處理模式和處理工作標(biāo)準(zhǔn)對其進(jìn)行科學(xué)化的配置，可以說在該電路的運(yùn)行過程，要能夠面向兩個層面，一個是語音播報系統(tǒng)，另一個是視頻播放系統(tǒng)。

2? 基于單片機(jī)的倒車預(yù)警系統(tǒng)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 測距設(shè)施

測距設(shè)施的配置過程，主要是通過采用超聲波發(fā)射和回波接收電路，實(shí)現(xiàn)對當(dāng)前距離參數(shù)進(jìn)行控制，其中主要是用于對超聲波系統(tǒng)和脈沖驅(qū)動系統(tǒng)的配置，之后采用脈沖電路實(shí)現(xiàn)對電壓幅值的調(diào)整，讓該系統(tǒng)的運(yùn)行過程可以確保電信號和聲音信號之間的良好轉(zhuǎn)化。此外也要對超聲波的發(fā)射情況進(jìn)行實(shí)際化測量，還需要借助兼具收發(fā)作用的傳感器對返回的超聲波信號進(jìn)行直接性的轉(zhuǎn)換，之后通過相關(guān)參數(shù)的核算，以了解車輛和其他障礙物之間的間距。

2.2 信號處理設(shè)施

信號的處理設(shè)施建設(shè)過程，需要根據(jù)實(shí)際的處理工作原則和方法對其進(jìn)行配置專業(yè)的電路，其中針對超聲波信號的輸入端口要和該單片機(jī)接口進(jìn)行連接，通常使用RC串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，在2腳和地面之間進(jìn)行連接。對于單片機(jī)系統(tǒng)中也要設(shè)置放大電路和負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，需要對其中的一個重要組成部分進(jìn)行處理，并且利用電阻設(shè)施控制該電路的增益，并且確定RC網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行原理，若發(fā)現(xiàn)其中配置的電阻如果阻值變小，那么產(chǎn)生的負(fù)反饋也會變?nèi)?，放大倍?shù)會增加，因此需要根據(jù)整個系統(tǒng)對于信號的處理方法和處理原則，對相關(guān)設(shè)施進(jìn)行科學(xué)化的選擇。而對于其中所配置的檢波電容，需要將其連接在3腳和地面之間，通過配置針對電容大小的適宜性參數(shù)對其做出參數(shù)調(diào)整，從而能夠變更整個RC電路和超聲波電信號的放大靈敏程度，以充分抵抗外界干擾效果，其中電容越大則相關(guān)的靈敏程度越低，抵抗外界干擾水平就會得到增強(qiáng)，不過如果導(dǎo)致整個靈敏度過低，那么也會對整個通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)造成影響，因此需要對該電容參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

2.3 系統(tǒng)控制電路

在系統(tǒng)運(yùn)行過程的系統(tǒng)控制電路中，需要對整個電路的運(yùn)行原理進(jìn)行控制，因?yàn)檎麄€系統(tǒng)中采用單片機(jī)對輸入和輸出端口進(jìn)行調(diào)整，而同時單片機(jī)的這兩類端口數(shù)量稀少，如果不對產(chǎn)生的延伸功能加以考慮，那么僅從使用空間和成本投入的成本進(jìn)行考慮時，可以采用AT89C2D51單片機(jī)作為控制電路的關(guān)鍵部件，該單片機(jī)中含有20個引腳，其中15個為I/O端口，還有兩個占用空間較小的16位定時器和計(jì)數(shù)器，為了能夠降低誤差，廠商此時可采用12MHz的晶振。對于P3.3端口，會以特定的周期輸出40kHz的脈沖參數(shù)，并可以讓該系統(tǒng)運(yùn)行中，可以按照特定的周期，加入專用的超聲波發(fā)射裝置和回波的接收電路。

2.4 信息報警電路

硬件電路的建設(shè)過程，要能夠與駕駛室內(nèi)的相關(guān)設(shè)施進(jìn)行銜接，當(dāng)然警報發(fā)出中可以根據(jù)已經(jīng)設(shè)定的程序，對當(dāng)前的安全風(fēng)險源以及相關(guān)風(fēng)險可能引發(fā)的后果進(jìn)行說明，那么在整個信息報警電路的配發(fā)過程，就可以根據(jù)當(dāng)前已經(jīng)取得的雷達(dá)測距設(shè)施，使得語音播報裝置可以直接應(yīng)用于相關(guān)信息的說明和發(fā)布階段。此外在目前的技術(shù)使用過程，可以將實(shí)際產(chǎn)生的碰撞位置預(yù)測點(diǎn)，與視頻信號進(jìn)行結(jié)合，并且直接通過中控平臺中的視頻顯示器進(jìn)行展現(xiàn)，通過采取該方法可以使得整個信息報警電路從運(yùn)行原理、運(yùn)行方法和運(yùn)行原則的設(shè)施具有更高的科學(xué)性、完善性與合理性[2]。

2.5 其他硬件設(shè)置

其他硬件設(shè)施的配置中，主要是根據(jù)該系統(tǒng)可能遭受的周邊環(huán)境影響參數(shù)以及其他的運(yùn)行參數(shù)對其進(jìn)行調(diào)整，而所有的設(shè)施在配置過程，都要根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行狀態(tài)，對相關(guān)參數(shù)做出進(jìn)一步的規(guī)劃和調(diào)整，之后全面根據(jù)配置硬件的使用原則，對實(shí)際造成的運(yùn)行成果方面影響進(jìn)行進(jìn)一步的討論。

3? 基于單片機(jī)的倒車預(yù)警系統(tǒng)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 主程序設(shè)計(jì)

主程序的設(shè)計(jì)過程，針對該系統(tǒng)的初始化操作，如果把最大的測量間距設(shè)置為8m，那么在循環(huán)工作的階段時間為2×8/346Δ46ms，通常規(guī)避程序執(zhí)行的具體時間以及傳感器余振也會產(chǎn)生延時，因此會產(chǎn)生足夠的余量，并將該參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

P1.0和P3.3兩個端口規(guī)定時間，需要對堆棧進(jìn)行設(shè)定參數(shù)，用16工作方式進(jìn)行定時操作，處于56ms左右，而設(shè)計(jì)的定時器P1.0的16位工作方式進(jìn)行技術(shù)核定，實(shí)現(xiàn)對于技術(shù)參數(shù)的確定，該參數(shù)為0000H，之后對其進(jìn)行啟動操作，設(shè)定的顯示數(shù)據(jù)及相關(guān)信息的三位數(shù)字編碼，BCD碼為999（cm），并在此時輸出空白字形，且表示為完成了四路的探測處理工作，之后會以四種數(shù)據(jù)信息中值的最小參數(shù)進(jìn)行處理，輸入到顯示器的緩沖區(qū)域內(nèi)，并利用LED數(shù)碼管進(jìn)行展示。同時將這一參數(shù)同設(shè)置的100cm之間做出對比，如果最小值不大于100cm時，則P3.7端口歸零，三極管碼頭導(dǎo)通操作，并發(fā)出應(yīng)答警報提示音。

對于整個大面積采用的晶振為12MHz，那么一個機(jī)器的周期為1μs，因此計(jì)時器是實(shí)時過程的，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為1μs，工作模式設(shè)定成16位定時器和計(jì)數(shù)器，那么最大的定時時間為65.536ms，因?yàn)橄嚓P(guān)參數(shù)每隔56毫秒就會發(fā)出中斷情況，因此要讓中斷操作的過程處于暫時停計(jì)時狀態(tài)，這就確保該裝置不會出現(xiàn)溢出中斷情況，而一個流程四路探測處理完成之后，需要消耗的時間為224ms，時間相對較短，同時倒車過程的速度較慢，因此可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時動態(tài)顯示。

3.2 程序中斷設(shè)計(jì)

在程序的中斷處理過程，會每隔56ms處在各個方向上進(jìn)行一定的超聲波發(fā)送和回報接收，并對相關(guān)的電路進(jìn)行選通操作，之后對傳播方向子程序的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時調(diào)取，以傳遞16個超聲波脈沖電壓。在進(jìn)行計(jì)時時，設(shè)定參數(shù)為56ms，確保每一路的工作都為56ms時間，為了能夠可以有效規(guī)避配置的傳感器余振時所產(chǎn)生的中斷信息，需要在執(zhí)行延時2.8ms操作之后，才可以執(zhí)行0實(shí)施中斷，從而對返回的超聲波信號進(jìn)行接收，因此最小的間距則可以得到確定。

3.3 誤差協(xié)調(diào)程序

在整個系統(tǒng)的運(yùn)行過程，必不可免的會產(chǎn)生一定的誤差，不過這類誤差實(shí)際上是否可以進(jìn)行調(diào)取和處理，還需要根據(jù)相關(guān)程序的處理工作要求進(jìn)行設(shè)定[3]。此外在處理中，實(shí)際上在硬件層面上已經(jīng)開始通過對相關(guān)誤差的產(chǎn)生量情況以及對于隔離設(shè)施的處理情況進(jìn)行了一定程度上的協(xié)調(diào)，通過采用濾波裝置可以完成處理，此外在程序界面上，則需要在其中設(shè)置復(fù)位程序，該程序可以在車輛的正常行駛過程，實(shí)現(xiàn)對倒車預(yù)警系統(tǒng)的復(fù)位操作，此時可以有效清除產(chǎn)生的各類緩存信息，以防范存在的碎片化信息從而造成更為嚴(yán)重的誤差。

4? 結(jié)論

綜上所述，車輛的倒車報警系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程，主要的涉及設(shè)計(jì)項(xiàng)目包括硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，要能夠?qū)崿F(xiàn)對各個電路的配置，同時對單片機(jī)本身的型號進(jìn)行科學(xué)的選擇，唯有如此才可以確保該系統(tǒng)可以正確發(fā)揮應(yīng)有作用。同時在軟件程序的設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)上包括相關(guān)設(shè)備的選擇、整體程序的設(shè)計(jì)以及各類分支程序的設(shè)定等，以充分提高預(yù)警程序的工作質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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[2]袁秀珍.基于單片機(jī)的倒車防撞預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)分析[J].電子世界，2020（21）：147-148.

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