基于AT89C52超聲波測距倒車防撞報警系統

我國汽車的擁有量在大幅增加，造成道路擁堵，交通事故頻發，給人們的生命和財產安全帶來了巨大的損失。安全駕駛成為大家關注的焦點，其中汽車防撞系統(Collision Avoidance System，CAS)的設計和需求顯得非常重要和迫切。針對這種情況，設計一種響應快、可靠性高且較為經濟的汽車防撞報警系統勢在必行。

超聲波作為一種頻率超過20 kHz的機械波，其指向性強，能量消耗緩慢，在介質中傳播距離遠，因此超聲波測距法是最常見的一種距離測量方法。利用超聲波檢測距離，設計比較方便，計算處理也較簡單，而且精度也較高。本設計采用AT89C52單片機作為主控器，結合超聲波測距原理，設計了汽車倒車防撞報警系統。該系統采用軟、硬件結合的方法，具有模塊化和多用化的特點。

1 超聲波的測距原理

本系統選用的是壓電式超聲波傳感器。超聲波測距原理有兩種方式：共振式和脈沖反射式。因為共振式的應用要求復雜，在此使用脈沖反射式。超聲波測距原理如圖1所示。



圖1中被測距離為H，兩探頭中心距離的一半用M表示，超聲波單程所走過的距離用L表示，由圖中關系可得：



式中：v為超聲波的傳播速度；t為傳播時間，即為超聲波從發射到接收的時間。

將式(4)代人式(3)可得：
???

由此可見，要想測得距離H，只要測得超聲波的傳播時間t即可。

2 系統的實現

根據設計要求并綜合各個方面因素，可以采用AT89C52單片機作為主控制器，用動態掃描實現LCD數字顯示，超聲波驅動信號用單片機的定時器完成，其具體的系統框圖如圖2所示。



該系統主要由單片機系統及顯示電路、超聲波發射電路和超聲波檢測接收電路等部分組成。采用AT89C52來實現對CX20106A紅外接收芯片和TCT40-10系列超聲波轉換模塊的控制。其中超聲波接收電路使用集成電路CX20106A，可用來完成信號的放大、限幅、帶通濾波、峰值檢波和波形整形等功能。顯示器件采用的是LCD12864顯示器，并選用D18B20溫度傳感器進行溫度檢測，實行溫度補償。主控器AT89C52單片機是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8 KB的系統可編程FLASH存儲器。與AT80C51引腳和指令完全兼容。擁有1個8位CPU，1個片內振蕩器及時鐘電路，3個16位定時／計數器，21個特殊功能寄存器，4個8位并行I／O口，共32條可編程I／O端線，1個可編程全雙工串行口，8個中斷源。

本設計的實物如圖3所示。


3 系統的軟件設計

系統軟件部分包括主程序、中斷子程序和其他子程序。主程序流程圖如圖4所示，其中中斷子程序的核心代碼如下：


4 結語

此倒車防撞報警系統，可以應用于汽車倒車等場合，提醒駕駛員在倒車時能有效地避開可能對倒車造成危害的障礙物和行人。本系統針對普遍存在的抗干擾性問題加強了軟硬件處理措施。硬件方面例如把超聲波接收電路用金屬殼屏蔽起來，提高了系統的抗干擾能力；軟件方面系統結合使用DS18B20溫度傳感器實現溫度補償矯正，使系統可以正常工作在任何溫度下，誤差都不會超過指定范圍。并用帶字庫功能的LCD12864液晶實時顯示距離，當滿足距離條件時，蜂鳴器蜂鳴工作提示駕駛員，具有較強的實用性，且硬件結構簡單，體積小，使用方便。但該系統的測量距離有限，只有在10～300 cm距離內有效，需要進一步的改進和提高。