基于AT89C2051的智能型汽車防撞報警器的設計

介紹了AT89C2051單片機的性能及特點，及以其為核心的一種低成本、高精度、微型化、數字顯示的汽車防撞報警器。
　　
該防撞報警器利用超聲波及集成霍爾元件實現對汽車的測距和測速，利用單片機的實時控制和數據處理功能，完成系統的控制。文章給出了報警器的硬件電路原理及軟件設計。
　　
隨著現代生活節奏的加快，交通事故發生的頻率也在增加，為提高汽車運行的安全性，本文介紹一種單片機控制的汽車防撞報警系統。該裝置將單片機的實時控制及數據處理功能，與超聲波的測距技術、傳感器技術相結合，可檢測汽車運行中后方障礙物與汽車的距離及汽車車速，通過數顯裝置顯示距離，并由發聲電路根據距離遠近情況發出警告聲。
　　
1　超聲波測距原理
　　
超聲波測距的原理是，通過不斷檢測超聲波發射后遇到障礙物所反射的回波，從而測出發射超聲波和接收到回波的時間差T，然后求出距離S=C×T/2，其中，C為超聲波波速，常溫下取為344m/s。聲速確定后，只要測得超聲波往返的時間，即可求得距離。
　　
2　測速原理
　　
汽車車速的測量是通過霍爾集成傳感器來實現的。即，將裝有永久磁鐵的轉盤的輸入軸與車輪的轉軸相連，當車輪轉動時，轉盤隨之轉動，此時，轉盤上的永久磁鐵會經過霍爾集成傳感器，從而在霍爾集成傳感器的輸入端得到一個磁信號，如果轉盤不停轉動，霍爾集成傳感器便會輸出轉速信號。可以說，對汽車車速的測量實質上是對轉速信號的頻率的測量。
　　
3　控制器AT89C2051的功能與特點
　　
AT89C2051是一個低功耗、高性能的CMOS8位微處理器，與MCS-51系列指令集和引腳兼容，具有以下特點：128 bytes內部RAM，2Kbytes EPROM，15根I/O線，2個16位定時/計數器，5個兩級中斷源，1個全雙工串行口，一個片內精密模擬比較器和片內振蕩器，低功耗的閑置和掉電模式。工作電壓范圍4.25V～5.5V，工作頻率取12MHz。
　　
AT89C2051中的兩個16位定時/計數器寄存器T0和T1，作定時器時，可計數機器周期，計數頻率為振蕩頻率的1/12;作計數器時，可對外部輸入引腳P3.4/T0和P3.5/T1上出現從1至0的變化時增1，計數頻率為振蕩頻率的1/24。
　　
4　硬件系統設計

該報警器由控制系統、超聲波發射電路、接收電路、測速電路、報警電路、LED顯示電路組成，電路原理框圖見圖1。
　　


超聲波發射電路由CC7555時基電路和超聲波發射探頭組成。單片機AT89C2051的P1.7引腳控制CC7555時基電路產生40kHz的頻率信號給超聲波發生器，由超聲波探頭發射的超聲波射向障礙物。利用超聲波測距具有以下特點：測量靈敏度高，穿透力強，測量速度快，測量角度大，可對較大范圍內的物體進行檢測。
　　
超聲波接收電路由超聲波接收探頭、放大器和整形器組成。由障礙物反射回來的超聲波經接收探頭，變換為電脈沖信號，再由放大器、整形器放大和整形后送入到單片機AT89C2051的P3.2引腳。放大器宜選用有足夠增益和較低噪聲的寬帶放大器，以保持脈沖信號尤其是前沿不發生畸變，提高測距的精度。