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基于单片机的倒车防撞预警系统设计
系部名称：自动化系专业班级：
学生姓名：指导教师：
摘要:本文是基于超声波测距的倒车防撞系统的设计，主要是以单片机为控制核心，利用超声波传感器，检测汽车运行中后方障碍物与汽车的距离，通过数码管显示距离，并由蜂鸣器根据距离远近情况发出报警。
关键词：超声波；超声波；防撞；报警
Microcontroller-basedcollisionwarningreversingdesign
Abstract:Thisarticleisbasedonultrasonicrangingreversecollisionavoidancesystemdesignismainlybasedmicrocontrollercore,theuseofultrasonicsensorsdetectobstaclesbehindthecarwiththecarrunninginthedistance,throughthedigitaldisplaydistance,bythebuzzerunderdistancealarmcondition.
KeyWords:Ultrasonic,Microcontroller,Impact-proof,Alarm
1引言
由于司机在停车时容易发生碰撞摩擦等，给个人造成了一定心理压力和不必要的人身伤亡及经济损失。所以倒车防撞报警装置应运而生，通过对超声波发射与接收信号进行控制，利用单片机程序对超声波信号进行相应的分析、计算、处理后，把测得的障碍物到车的距离值显示在数码管上，然后由蜂鸣器报警，这样对减少倒车事故的发生具有一定的意义。
2超声波测距原理
2.1超声波介绍
我们把频率高于20000HZ的声波称为“超声波”。超声波广泛地应用在多种技术中。超声波有两个特点，一个是能量大，一个是沿直线传播。
2.2超生波测距原理
在超声波探测电路中,发射端输出一系列脉冲方波,其宽度为发射超声波与接收超声波的时间间隔,被测物距越远,脉冲宽度越大,输出脉冲个数与被测距离成正比。本文硬件设计采用超声波往返时间检测法,其测距原理图如图2.1所示。

图2.1测距原理图
其原理为:在超声波发射器两端输入40KHZ脉冲,脉冲信号经过超声波内部振子,振荡产生机械波,传播到被测面,经反射后由超声波接收器接收,超声波发送后到接收器接收的时间,即为往返时间t，乘以超声波在空气中的速度c就得到二倍的声源与障碍物之间的距离L,即：
L=c*t/2(3.1)
3硬件设计
3.1倒车报警系统框图

3.1倒车报警系统框图

该测距装置是由超声波传感器、单片机、发射/接收电路和数码管显示器组成。传感器输入端与发射接收电路相连,接收电路输出端与单片机相连接,单片机的输出端与显示电路输入端相连接。
单片机在T0时刻发射方波，同时启动定时器开始计时，当收到回波后，产生一负跳变到单片机中断口，单片机响应中断程序，定时器停止计数。计算时间差，即可得到超声波在媒介中传播的时间t，由此便可计算出距离L。
3.2倒车报警系统介绍
单片机系统介绍
本模块选用STC89C52具有低能耗和高性能的特点。在单个芯片上，包含8位CPU和8KFlash，完美的提供高效灵活、实际有效的解决方案。总体来说编程简单，IO口满足实际所需要的数量同时工作温度范围为-40~+85°，在实际生活中不会受到环境的任何影响。工作电压为5.5V~3.3V，电压的要求很低，即使在汽车电瓶馈电甚至没电的情况下，简单的两节普通电池就能维持系统的正常运转。

图3.2单片机最小系统

显示装置
显示电路采用的是共阳极8位数码管，该显示器与驱动电路相连用于控制数码管的显示。为使数码管显示，只需在是S1，S2，S3，S4依次置为低电平信号，再给数码管延时一段很小的时间，使数码管分别显示数值。

图3.3数码管显示装置

超声波发送与接收模块
由单片机产生的40kHz的方波需要进行放大，才能驱动超声波传感器发射超声波，故本课题所选用的是74LS04集成芯片，图3.4为超声波发送模块。
CX20106A是一款红外线检波接收的专用芯片（当CX20106A接收到40KHz的信号时，会在第7脚产生一个低电平下降脉冲，这个信号可以接到单片机的外部中断引脚作为中断信号输入），使用CX20106A集成电路对接收探头受到的信号进行放大、滤波。图3.5为超声波接收模块。

图3.4超声波发送模块

图3.5超声波接收模块
报警模块
P2.0口接蜂鸣器，当小车离障碍物的距离小于70cm时，置P2.0为低电平，蜂鸣器发出报警；当小车距离障碍物的距离大于70cm时，置P2.0为高电平，蜂鸣