汽车倒车多方位报警系统_超声波_暗记

（南京邮电大学 自动化学院，江苏 南京 210023）

择要：设计了一种以AT89S52单片机为主控件的超声波测距报警系统。
系统紧张由超声波发射、吸收检测电路和报警电路组成。
利用最近反射物的判别原则比较丈量间隔与设定间隔，将丈量结果以蜂鸣器报警和LED闪烁形式呈现出来。
该系统丈量精度较高、反应灵敏，可以对车后多方位障碍物的间隔远近进行报警。

0弁言

现有汽车的倒车雷达、倒车视频影像测距报警系统紧张的功能都是用于倒车时水平方向的防撞。
对付汽车倒车时背后有深坑、峭壁或水塘的情形，现有的汽车倒车报警系统不供应报警，从而导致人、车涌现险情，汽车的保护系统涌现漏洞。
近年来，一些高档车可以选择配置停车雷达(车前)、自动停车入位、并线赞助装置，其事理也与人们常见的倒车雷达类似。
但是，对付汽车在倒车时碰着司机没有创造的深坑、峭壁或水塘的情形，目前尚无此类报警系统。
为了减少汽车在山区或旅游景点地区的盘山道路上弯多路窄、峭壁陡坡以及停车场的坠落事件，本文设计一种汽车倒车多方位测距报警系统，用以提高汽车的行车安全保障系数。

1准备知识

1.1超声测距事理

系统示意图如图1所示。

利用超声波在空气中的传播速率（340 m/s）为已知，丈量超声波在发射后碰着障碍物再反射回来的韶光，根据发射和吸收的韶光差就可以打算出超声波发射点到障碍物的实际间隔。
这便是所谓的韶光差测距法。

当超声发射探头发出的超声波碰着反射物反射，被超声吸收探头吸收，如果超声探头与障碍物之间的间隔为L，定时器记录超声波折返所用的韶光为Δt，V为超声波的波速（超声波在空气中的传播速率约为340 m/s），那么就可以打算出超声波的发射点距障碍物之间的间隔为：

L=(V×Δt)/2（1）

超声波间隔丈量事理图［1］如图2所示。

图2超声波间隔丈量事理图原则上反射的超声波应遵照反射定律，但一样平常物体的表面都不是很光滑的，以是在粗糙的路面反射的超声波实际上会以漫反射的形式向各个方向反射。
个中一定有一部分超声波会反射回原超声波的发射点位置。
如果在原超声发射点处又设置有一个超声吸收探头，就能探测到超声波从反射物直接反射回来的回波。

1.2最近反射物的判别原则［23］

如果从超声波发射探头仅发出一个脉冲波，经由一段韶光后，超声波吸收探头实际上会依次吸收到多个反射的脉冲旗子暗记。
这是由于吸收到的超声波旗子暗记中不仅有直接反射旗子暗记，还有在不同的反射物之间经多次反射后再到达吸收探头的旗子暗记。
但只要超声波是从其他物体上进行了两次以上的反射，波到达吸收探头时所经由的路程一定会大于从目标物直接反射到吸收探头的路程，以是两次以上的反射波到达吸收探头的韶光会比直接反射波有滞后。
根据这一事理，超声吸收探头所吸收到的第一个脉冲旗子暗记就只能是从最近的反射物直接反射回来的波。
当汽车倒车时，如果后面是一片平地，向后下方的超声探头的发射方向又保持不变，那么最近反射物的间隔将基本保持不变，即超声回波的第一个脉冲与发射旗子暗记的时差应保持大体不变。
但当汽车的后下方涌现一个深坑、峭壁时，第一个反射脉冲的时差就会非常地增大或者消逝（反射物太远甚至反射波测不到），根据这一情形就可判断在汽车的背后涌现了深坑或峭壁。

2硬件电路设计［45］

掌握系统［6］在单片机内部程序的掌握下，超声波发射探头发射超声波，在超声波碰着障碍物后，部分超声波反射回来被超声波吸收探头吸收，旗子暗记输入到单片机，由单片机进行中断和数据的处理，打算出发射探头到障碍物间隔并与设定值进行比较，再由蜂鸣器报警提示，以达到安全倒车的目的。
掌握系统流程图如图3所示。

2.1超声波的发射电路［7］

超声波发射电路由超声波发射探头和放大电路组成。
超声波发射探头将电旗子暗记转换为机器波发射出去，单片机自发产生的40 kHz的方波脉冲须要放大才能驱动超声波发射探头将超声波发射出去，本设计选用74HC04芯片进行旗子暗记放大，74HC04内含6组反相器，低电平输入则高电平输出，超声波发射电路如图4所示。

2.2超声波的吸收电路［7］

超声波在空气中传播，碰着障碍物后个中一部分超声波会返回，也便是说超声波在传播过程中会有衰减。
如果传播间隔较远，那么超声波吸收电路就会吸收到比较微弱的超声波返回旗子暗记，因此须要放大吸收到的返回旗子暗记，放大的倍数也要比较大。
水平方向超声波吸收电路紧张是由CX20106A红外遥控吸收器集成芯片及外接电路构成的，比较完之后超声波吸收电路会输出一个低电平到单片机去要求中断，单片机立即停滞计时，同时进行数据的处理。
水平方向超声波吸收电路如图5所示。

竖直吸收电路比水平吸收电路多一个比较电路部分，输入两个电压，以低电平有效输出，如图6所示。

23报警装置与键盘掌握

报警模块通过单片机给定不同频率利用蜂鸣器发出不同声音，另一个便是通过发光二极管不同的颜色来定义不同的意义，如图7所示。

键盘紧张用于水平回波韶光的设定以及竖直方向间隔调度，如图8所示。

3系统软件设计［8］

本设计采取模块化［9］的思路来设计和编写程序，程序紧张由系统主程序、子程序和中断做事程序构成。
主程序完成单片机的初始化、超声波的发射和吸收、打算超声波发射点与障碍物之间的间隔、蜂鸣器报警和LED的闪烁等。
主程序如图9所示。

图8键盘掌握图9主程序超声波吸收电路在吸收到超声波回波后向单片机发出有效旗子暗记，单片机通过外部中断的改变记录回波旗子暗记到达的韶光，中断发生之后就表示已经吸收到了回波旗子暗记，这时停滞计时，并且读取计数器中的数值，这个数值便是须要进行丈量的韶光差的数据。

3.1中断处理程序

打算水平方向的车尾与障碍物之间的间隔是INT0的中断程序，竖直方向的间隔是INT1的中断程序。
根据前面对超声吸收电路的剖析，在超声波吸收探头吸收到超声波回波旗子暗记后，超声波吸收电路就会产生一个低电平送至单图10中断子程序片机的P32引脚使系统中断，则系统转入中断处理程序。
进入中断处理后，定时器time1和外部中断0就立即被关闭，同时读取韶光值，并给回波吸收标志位清零即成功吸收到回波旗子暗记。
中断子程序流程图如图10所示。

3.2蜂鸣器报警程序

主程序根据间隔打算公式打算数据即间隔结果的远近，通过蜂鸣器的鸣叫的频率来分辨。
在本设计中，利用单片机P37引脚来产生不同频率的方波来掌握蜂鸣器产生不同频率的“滴滴”声，且间隔障碍物越近鸣叫频率越高。

当倒车间隔大于30 cm时,语音提示为“倒车安全”；当倒车间隔在15~30 cm之间时,语音提示为“倒车”；当倒车间隔在10~15 cm时,语音提示为“倒车小心”；当倒车间隔在5~10 cm时, 语音提示为“倒车危险”；当倒车间隔小于5 cm 时,语音提示为“非常危险,紧急停车”。

4结论

本文设计了以89S52单片机为核心，同时以超声波测距为主的显示报警系统，通过超声波传感器采集数据，由单片机掌握核心快速地皮算出发射探头到障碍物的间隔并通过LED的闪烁同时利用蜂鸣器鸣叫进行声音报警提示，在实物仿照过程中测距精度达到5 cm高精度，测距盲区大约10 cm，小车模型超声波模块测距时存在的去世区大约为10 cm，而实际运用中的丈量间隔范围要远大于10 cm，丈量的偏差比较小，知足设计哀求。
本系统对汽车倒车雷达的市场具有一定的理论和研究代价。

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