基于单片机的汽车倒车测距系统设计

2019-01-05杨秋贤

现代工业经济和信息化 2018年16期

杨秋贤

（吉林化工学院，吉林吉林 132022）

引言

随着现代人生活水平的不断提高，车辆数目也随之变得越来越多。2017年，我国汽车销售量达2 887.9万辆，同比增长3%，汽车保有量再创新高[1]。该系统以AT89C51单片机为核心，利用超声波特性对倒车时汽车尾部与障碍物之间的距离进行测量，通过LCD1602液晶显示屏将四路测量距离显示。利用语音提示功能及蜂鸣器报警系统对驾驶员进行安全提示，从而降低事故的发生机率。

1 系统总体结构

本设计利用脉冲回波法原理，以AT89C51单片机为系统核心将各个模块和电路整合起来。周边电路主要包括接收单片机信号的超声波发射电路、报警电路、LCD模块、语音模块，和向单片机输入信号的超声波接收电路、按键模块、以及电源电路。

2 硬件电路设计

单片机核心模块采用最小系统即可，由单片机、复位电路、时钟电路和电源电路等几部分构成[2]。

语音模块采用WT588D芯片，芯片内嵌DSP高速音频处理器，具有处理速度快、抗干扰能力强、音质好等优点[3]。芯片与扬声器相结合并通过单片机的P3.0、P3.1、P3.2、P3.3、P3.4 口输入电信号使其正常工作（电路如图1所示）。

图1 语音电路

超声波发射电路由STC11型单片机及MAX232芯片构成，如图2所示。当系统工作时，AT89C51单片机的P2.0口、P2.1口分别与外部引脚TRIG、ECHO相连。AT89C51型单片机通过TRIG输入高电平信号，使STC11型单片机从P51，P52口输出8个40 Hz的信号给MAX232芯片的T1IN，T2IN口，令MAX232芯片驱动。MAX232芯片会提高发射功率，并将超声波发射出去，与此同时计时器对超声波反射过程计时。

图2 超声波发射电路

在超声波接收电路中，反射回来的微弱信号会由TL074芯片进行放大、整形、滤波等处理。处理过的回波信号通过P60、P61口输入给STC11型单片机，STC11型单片机通过P67口输送信号给外部引脚ECHO，外部引脚ECHO输出低电平信号返回给AT89C51型单片机（如图3所示）。

图3 超声波接收电路

显示模块采用LCD1602液晶显示屏进行显示，它具有显示数字、字符、符号等功能，以及还具有价格低、体积小、耗电少等优点。

报警模拟采用蜂鸣器，当汽车倒车进入设定的危险距离时，单片机的P3.7口会输出低电平给报警电路，此时蜂鸣器就会报警。

电源电路使用220 V的家用电源供电，利用LM7805控制芯片来获取的+5 V，使其为单片机和其他的芯片供电。

按键电路由3个普通按键组成。驾驶员可根据固定的按键来设置障碍物与超声波模块之间的安全值。

3 设备运行过程

汽车进入倒车状态时给测距系统一个信号，令测距系统初始化。测距系统完成初始化后，对定时器及中断进行设定，同时发射超声波对四个支路进行测距，利用返回的超声波信号作为触发中断的条件。中断触发后，根据获得的超声波发收间隔计算与后方物体的距离，并将测得的四路距离值通过LCD液晶显示屏显示。如汽车与后方物体的距离过近则触发报警功能。在设备运行0.5 s后系统进入下轮循环。