基于单片机的汽车倒车测距仪设计

胡益祥 彭森

摘 要：本文简单的介绍了一种基于单片机89C52控制的汽车倒车测距仪。设计中采用了超声波测距技术与单片机技术相结合，利用了超声波在传输中距离和时间的关系运算，89C52主控芯片通过运算计算出车后的障碍物与汽车后方的距离，然后在通过1602显示器显示车后方的障碍物到汽车尾部的距离情况，在此同时如果在我们设定的测量范围内报警器会报警，这样驾驶员能够及时的了解到倒车时车后方的情况并采取相对应的措施，从而大大提高了驾驶的安全系数。

关键词：单片机；超声波；测距仪

1 引言

由于我国经济的迅速发展，交通运输车辆的增加，因而产生的交通问题越来越严重且被人关注。我们可以看出来倒车的后视镜是有我们看不到地方，驾车者用眼睛看到的距离也存有误差，由于这些不同的原因，由于这些原因我们可想而知，到底是倒车事故的频率高还是汽车前进的频率高，答案是可想而知的。倒车事故所带来的后果是不能设想。正是因为这样，对于开发汽车的来说，专门为倒车泊车等而设计的“倒车测距仪”非常有必要。通过调查显示，很多的汽车驾驶员都希望有能发现汽车后方障碍物的“后视眼”。倒车测距仪这个装备可以大大解决驾驶人员的担忧，从而降低倒车事故的不断发生。对于驾驶员的福音来了，有了一个设计是专门针对汽车倒车时的安全考虑的，我们利用了多种的办法相结合，我们还分模块的设计各个部分的思想，从硬件到软件，从简单到复杂，一步一步的有了新的突破，这也是我们驾驶员喜闻乐见的事情，从此安全驾驶更加的有可能了。超声波倒车装备也是倒车的雷达的一种，倒车雷达是那种会在车挂倒挡时开始准备工作的，主要是探头、主机和显示器三个部分组成。倒车雷达主要经历了三个的时间段，六代的项目改良，从一开始的倒车的防撞仪器，仅仅测量出车后非常短的范围内障碍物，并爆发出警报声音，到现在的依据距离不同来分时段报警，采用专用集成电路的是之前的那两个阶段，简易的功能。但由于人们对汽车的驾驶帮助系统要求是非常高的，还有单片机现在的价格一直降低和汽车的电子系统网络化了，最新的倒车雷达一般都是依据单片机作为核心的有智能的自动化的测量距离的传感系统。

2 系统方案设计

2.1 设计目的

系统总的构思是我们在了解了单片机的理论知识的同时应该充分掌握单片机系统的硬件和软件构建，提升我们实际应用系统的相关能力。我们应该在此之前充分了解相关的单片机的概念，自行的调试和写程序。本设计让我能够充分的了解到一些平时学不到的东西，比方说单片机的微型接口的办法，同时能够在一定程度上提升我们的研究能力和探索精神。

2.2 设计任务

系统总体结构框图如图1所示，这其中有接收器，发射器，定时器，以及单片机。每当当超声波发出声音的时候，而另外一边的超声波接受声音，这样一来根据它们的时间差我们就能够确定距离。当超声波开始发出声音的时候，定时器启动开始记录时间，同时声音在空气中传播，当遇到一定方向上的障碍物的时候又会传播回来。这个时刻定时器便停止记录时间了。我们可以根据声音在空气中传播的速度大概是340m/s左右，同时计时器它记錄的时间我们记为t，这样我们便大概的计算出来了出发射点到一定方向上的一定位置的障碍物的距离（s），为：s=340t/2。

3 电路设计

在这个设计中我们都知道倒车测距仪是由超声波发射器，接收器、单片机控制器的主控芯片、我们的LCD1602显示器、报警器构成的。并且它是采用超声波测距的方法。在单片机控制器的控制下会首先会发出一个的信号。同时我们知道，当信号发出后遇到障碍物的时候就会有回波信号的产生，然后控制器会作出相应的处理，知晓障碍物的方向和位置后，显示器就会显示具体距离，同时报警器会报警，这样驾驶员就能够根据以上的异常情况做出正确的行为。

3.1 超声波测距原理

在这个模块我们利用的是：当在超声波的接收端和发送端时，我们发送了一个脉冲，其中脉冲的宽度代表的就是我们的时间间隔，也就是上面我们所说的时间T值，当然我们可以看出宽度越宽代表距离是越远的，因为速度是一个定值。其实在这个方面原理是非常简单的，我们可以知道有着接收器和发射器，一当我们的发射器发送一个信号的时候，我们的定时器在此同时也会启动，当在信号在发射途中遇到障碍物的时候信号便会返回，在接收器接收的那一刻我们的定时器便会停止计时。中间的时间差就是我们前面所说的时间T值。但是我们要注意的是我们的接收装置和发送装置在同一方向的同一位置。一般情况下我们都知道我们的速度值是为340m/s的，这样发射装置到障碍物的远近：

L=340t/2=170t （1）

（1）中，L代表的就是车屁股与障碍物的远近距离，米就是它的单位，t就是我们在操作中计时器记录的时间，单位就是为秒。

3.2 超声波发射电路设计

在发射电路的这个模块，它主要很好的利用了一块芯片，这个芯片就是MAX232，利用它能够输出电压从而使我们的超声波传感器运动起来，这个芯片是涉及到了一个正负电压的交换，它有着驱动装置，放大装置，还有接收装置，在我们的单片机会产生相反的两个方波信号，经由P2.0和P2.1这两个口子输出。这个信号会被放大器放大然后加在超声波传感器的两个端口。

3.3 超声波接收电路设计

在这个超声波接收的部分，其实原理是非常的简单的，它主要是一个探头部分和一个放大器的部分，为什么要使用放大器呢？那是因为在我们呢信号的传播过程中，总是存在信号的亏损的，这样我们需要在接收装置之前先将信号放大，然后在进行接收，这样我的信号才有可能接收正确。同时我们要注意我们的发射装置与我们的接收装置的探头必须是一模一样的，要不然也不能匹配，不能接收。

4 结束语

此设计中采用了多种办法相结合，我们运用到的芯片是我们常用的AT89C52这款，这个芯片是我们的常用芯片，也是在这个设计中的主控芯片，当然我们采用的测量方法是时间间隔法。这个方法的运用也是本设计中的巧妙之处。在本设计中我们采用了一个定时器，同时在本设计中的展示阶段采用的是分时段的方法来报警，在不同的时段报警的频率不同，这样声音听出来也不一样。在设计中我们经常会犯的错误就是在焊接引脚的时候特别的不细心，这容易产生误差。测量距离的范围一个是小于等于20cm之间，另外一个是在20cm到50cm之间。这两个出来的声音效果是不一样的，而我做出来的实物已经基本符合我的思路和当初的目标。

参考文献

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作者简介

胡益祥，邵阳学院信息工程学院电子科学与技术专业学生。