李杰

摘要：此系統(tǒng)主要是由單片機(jī)以及其他外部電路構(gòu)成了硬件部分，程序組成了軟件部分。通過(guò)超聲波的發(fā)射和接收，將信號(hào)傳到到單片機(jī)。經(jīng)過(guò)信號(hào)數(shù)據(jù)收集分析、計(jì)算和處理，傳輸至顯示器。如果測(cè)量距離小于設(shè)定值，則及時(shí)通過(guò)報(bào)警模塊發(fā)出報(bào)警信號(hào)。經(jīng)過(guò)測(cè)試，該系統(tǒng)誤差小，靈敏度高，能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)功能，可以有效降低倒車事故的發(fā)生率，提高其安全性能。

關(guān)鍵詞：超聲波；測(cè)距；單片機(jī)

中圖分類號(hào)：TP274+53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2018）09-0007-02

超聲波測(cè)距報(bào)警，是一種不直接接觸性的檢測(cè)手段。向外界周圍發(fā)射的超聲波信號(hào)，是通過(guò)發(fā)射器來(lái)完成的。利用超聲波在傳播過(guò)程中，從發(fā)射到接收所用的時(shí)間，從而計(jì)算得到障礙物的具體距離?？刂破魍ㄟ^(guò)系統(tǒng)分析和處理，提前設(shè)定好安全距離，如果小于此安全距離，由報(bào)警裝置報(bào)警。

1 總體設(shè)計(jì)方案

此設(shè)計(jì)由電源，單片機(jī)，超聲波傳感器，顯示器，按鍵，報(bào)警系統(tǒng)組成。通過(guò)超聲波的發(fā)射和接收，將信號(hào)傳到主控制器模塊。經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)收集、計(jì)算和處理，傳輸至顯示器顯示，如果測(cè)量距離小于設(shè)定值，則通過(guò)報(bào)警模塊發(fā)出報(bào)警信號(hào)。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 HC-SR04超聲波測(cè)距模塊

采用非直接接觸的測(cè)距方式，可測(cè)距離最少為2～300cm遠(yuǎn)，測(cè)量精度可達(dá)到3.0mm。該測(cè)距模塊包括了超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路三部分[2]?；竟ぷ髟砣缦拢?/p>

（1）采用I/O口TRIG觸發(fā)的測(cè)距方法，提供最少10μs的高電平電信號(hào)；

（2）8個(gè)自行發(fā)送的方形波大小為40KHz，通過(guò)該模塊發(fā)送，自動(dòng)檢測(cè)返回的信號(hào)；

（3）當(dāng)有信號(hào)返回來(lái)時(shí)，則證明給與的電平為高電平，超聲波通過(guò)I/O口ECHO，從發(fā)射到返回時(shí)所使用的時(shí)間，即為持續(xù)的高電平時(shí)間[3]。

如圖2所示為超聲波電路圖。該電路由4個(gè)端口組成，端口功能分別為：端口1為接地端，端口2為數(shù)據(jù)接收端，端口3為數(shù)據(jù)發(fā)送端，端口4接電源。

2.2 蜂鳴器報(bào)警模塊

用一個(gè)蜂鳴器和三極管、電阻接到單片機(jī)的P1.3引腳上，構(gòu)成聲音報(bào)警電路，如圖3所示為聲音報(bào)警電路。通過(guò)給單片機(jī)P1.3引腳輸出一個(gè)電平信號(hào)，當(dāng)輸出信號(hào)為低電平時(shí)，蜂鳴器報(bào)警；當(dāng)輸出信號(hào)為高電平時(shí)，蜂鳴器不報(bào)警。

2.3 顯示模塊

該模塊由4個(gè)數(shù)碼管連接而成。用來(lái)直觀的顯示測(cè)量到的實(shí)際距離，可以為駕駛者實(shí)時(shí)顯示測(cè)量到的數(shù)據(jù)，讓人一目了然。

3 軟件設(shè)計(jì)

主程序工作流程圖（見圖4）。

在開始狀態(tài)下，系統(tǒng)處于初始化，通過(guò)按鍵設(shè)置，先設(shè)置好安全距離，汽車防撞設(shè)計(jì)通過(guò)發(fā)射超聲波測(cè)距，先判斷測(cè)量值是否小于設(shè)定值。如果小于設(shè)定值，則系統(tǒng)報(bào)警，接著顯示距離；如若大于設(shè)定值，則直接顯示距離。然后返回繼續(xù)執(zhí)行距離測(cè)量。

4 結(jié)語(yǔ)

以墻為參照物，通過(guò)按鍵設(shè)置下限報(bào)警距離為0.50m。所得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果分別如表1、表2所示。

由于裝置與參照物的角度等因素的存在，所以導(dǎo)致誤差的產(chǎn)生，但該誤差都在允許的誤差范圍之內(nèi)。

經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，該系統(tǒng)靈敏度高，存在一定的誤差，但都在誤差范圍之內(nèi)，能夠?qū)崿F(xiàn)其相應(yīng)功能，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。

該設(shè)計(jì)將會(huì)減少和降低汽車倒車過(guò)程中所帶的危險(xiǎn)和威脅，為自己和身邊的人多提供了一份保障與信賴。在科技高速發(fā)展的今天，超聲波測(cè)距在汽車防撞報(bào)警系統(tǒng)中的應(yīng)用相信在不久的將來(lái)，將會(huì)變得更加智能化和先進(jìn)化，更多和更加人性的服務(wù)，或許都將在它的身上有所升級(jí)和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]杜永峰.基于單片機(jī)的紅外報(bào)警系統(tǒng)[J].電子世界，2014，（7）：41-42.

[2]尹克，高明煜，陳吉鋒.車載可視倒車裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].杭州電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，27（4）：1-4.

[3]楊玉振.遙操作機(jī)器人平臺(tái)研究[D].濟(jì)南大學(xué)，2014.