基于AT89C2051的倒車防撞超聲波報警系統(tǒng)

　　本方案所設(shè)計的倒車防撞報警系統(tǒng)采用軟、硬件結(jié)合的方法，具有模塊化和多用化的特點(diǎn)。設(shè)計中介紹了超聲波檢測的發(fā)展及基本原理，闡述了超聲波傳感器的原理及特性。對于系統(tǒng)的一些主要參數(shù)進(jìn)行了討論，并且在介紹超聲波測距系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上，提出了系統(tǒng)設(shè)計的總體構(gòu)成，本方案的提出將對汽車主動防撞乃至自動駕駛產(chǎn)生，給駕駛者提供一個倒車的操作指令。

　　1.引言

　　眾所周知，要檢測兩頭之間是否有障礙物，一般的做法是一頭發(fā)射一個信號，在接收處判斷是否有信號接收到，若有信號接收到，說明中間沒有障礙物；若接收不到，則說明有障礙物。然而在汽車倒車防撞報警系統(tǒng)的設(shè)計中，由于汽車是一個移動的物體，不可能在某一具體的位置上安裝接收或發(fā)射裝置，這就決定了系統(tǒng)的發(fā)射與接收裝置必須安裝于一起，因此如何設(shè)計一款將發(fā)射與接收裝置安裝在一起的物體檢測裝置是我們的研究方向。

　　2.超聲波測距系統(tǒng)介紹

　　超聲測距從原理上可分為共振式、脈沖反射式兩種。由于應(yīng)用要求限定，在這里使用脈沖反射式，即利用超聲波的反射特性。

　　超聲波測距原理是通過超聲波發(fā)射傳感器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時刻的同時開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就停止計時。常溫下超聲波在空氣中的傳播速度為C=340m/s，根據(jù)計時器記錄的時間 t，就可以計算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離（S），即：

　　S=C*t/2 （1-1）

　　可以看出其主要部分有：（1）供應(yīng)電能的脈沖發(fā)生器（發(fā)射電路）；（2）使接收和發(fā)射隔離的開關(guān)部分；（3）轉(zhuǎn)換電能為聲能，且將聲能透射到介質(zhì)中的發(fā)射傳感器；（4）接收反射聲能（回波）和轉(zhuǎn)換聲能為電信號的接收傳感器；（5）接收放大器，可以使微弱的回聲放大到一定幅度，并使回聲激發(fā)記錄設(shè)備；（6）記錄/控制設(shè)備，通常控制發(fā)射到傳感器中的電能，并控制記錄回波的時間、存儲所要求的數(shù)據(jù)，并將時間間隔轉(zhuǎn)換成距離。

　　3.系統(tǒng)總體設(shè)計

　　該系統(tǒng)主要用電磁式輸出與輸入振蕩電路，所輸入的信號經(jīng)過放大，直接發(fā)送到單片機(jī)AT89C2051進(jìn)行處理，通過編程可以進(jìn)行自動控制。系統(tǒng)具體原理框圖如圖3.1所示：

　　該系統(tǒng)主要由以下三個功能塊構(gòu)成：超聲波傳感器T/R40-16、超聲波發(fā)射與接收構(gòu)成的收發(fā)系統(tǒng)；中央控制處理器AT89C2051組成的主機(jī)系統(tǒng)；控制報警輸出系統(tǒng)。

　　主要的系統(tǒng)電路有：電源電路、超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、信號放大電路、直流控制電路、顯示電路、探測距離選擇電路、報警電路、單片機(jī)控制電路等。

　　4.主要器件的選取

　　4.1 超聲波傳感器的選取

　　本系統(tǒng)選用超聲波傳感器T/R40-16，它是一種性能優(yōu)良的發(fā)射與接收配對的傳感器。

　　超聲波傳感器的基本特性有頻率特性和指向特性。