基于單片機的倒車(chē)防撞預警系統設計和實(shí)現

為了避免接收到超聲波傳感器余振的直射波產(chǎn)生的中斷申請，延時(shí)2．8 ms后，才允許外部中斷0中斷，等待接收返回的超聲波信號。所以，最小探測距離(盲區)Smin=Ct／2=346×0．002 8／2△0．48 m。四路探測處理完畢，將四路中最小值送入顯示緩沖區。若在四路探測中有些路在有效探測范圍內發(fā)射的超聲波未遇障礙物，無(wú)返回波，外部中斷0不產(chǎn)生中斷申請信號，或者是進(jìn)入探測盲區，外部中斷0產(chǎn)生的中斷申請不被受理，則定時(shí)器T1計時(shí)到定時(shí)器T0產(chǎn)生中斷，在T0中斷服務(wù)程序中，用三位BCD碼999(三位十進(jìn)制數最大值999 cm)置夠四組數據。若顯示緩沖區的四組數據都是999時(shí)，則對應字形段碼顯示“---”。倒車(chē)伊始，LED數碼顯示器就顯示“-．--”，表明在安全距離內沒(méi)有障礙物；若發(fā)出報警聲后，又顯示“-．--”，表明進(jìn)入了探測盲區。
3．3 外部中斷0服務(wù)程序
外部中斷O服務(wù)程序流程圖如圖7所示。單片機一旦接收到返回超聲波信號(即INT0引腳由高電平跳變?yōu)榈碗娖?，立即進(jìn)入外部中斷0服務(wù)程序。首先停止定時(shí)器T1計時(shí)，禁止外部中斷0中斷。然后將定時(shí)器T1中的數N，也即將超聲波往返所用的時(shí)間N(單位：μs)，按式S=CT／2=(346 x N×10-6)／2=173×N÷10 000計算，即得被測物的距離(單位：cm)，將計算結果以百位、十位、個(gè)位BCD碼方式送入比較大小的緩沖區，以備比較大小使用。然后等待定時(shí)器T0定時(shí)56 ms中斷的產(chǎn)生，繼續下一路的探測處理。

3．4 超聲波發(fā)生子程序
超聲波發(fā)生子程序通過(guò)P3．3端口發(fā)送16個(gè)周期是25μs(即頻率40 kHz，1個(gè)周期內高電平持續13μs、低電平持續12 μs)的矩形脈沖電壓。脈沖串個(gè)數在10～20個(gè)比較合適。脈沖個(gè)數太少，發(fā)射強度小，探測距離短；脈沖個(gè)數太多，發(fā)射持續時(shí)間長(cháng)，在離障礙物距離近時(shí)，脈沖串尚未發(fā)射完畢，先發(fā)射出去的脈沖產(chǎn)生的回波就到達接收端，影響測距結果，造成測距盲區增大。

4 實(shí)現應用分析
本系統在實(shí)驗室條件下進(jìn)行了可行性的研究設計，要實(shí)際應用中就必須考慮測量精度和工作穩定性的問(wèn)題。因此，本系統可采取幾項措施來(lái)提高測量精度和工作穩定性。
(1)超聲波的傳播速度與溫度有關(guān)。為了適應不同環(huán)境溫度下的測距需要，提高測量精度，硬件電路上可增加檢測車(chē)外環(huán)境溫度的環(huán)節。單片機根據實(shí)測的溫度值，再計算確定超聲波的傳播速度，即C=331．4+0．6lt。t是環(huán)境溫度?；蛘咴诓辉黾佑布杀厩闆r下，可考慮通過(guò)實(shí)驗數據分析，找到測量值與實(shí)際值偏差特點(diǎn)和規律，通過(guò)軟件編程對測量數據進(jìn)行校正處理。
(2)軟件設計中采用數字濾波中的算術(shù)平均濾波程序對每個(gè)測距點(diǎn)進(jìn)行連續多次測量，取平均值作為該測距點(diǎn)的測量數據，以提高數據采樣的可靠性。要盡量減小探測盲區，所設定的延時(shí)時(shí)間可根據實(shí)際所用超聲波傳感器余振時(shí)間而定，可在實(shí)際調試中確定最小延時(shí)時(shí)間。
(3)倒車(chē)雷達安裝在車(chē)上，倒車(chē)雷達的工作環(huán)境非常惡劣，汽車(chē)倒車(chē)工作時(shí)，高壓點(diǎn)火產(chǎn)生很強的電磁輻射，會(huì )影響電路正常工作。所以在硬件及軟件方面要考慮采取抗干擾措施，提高系統工作的可靠性。如用金屬殼屏蔽電路，采用屏蔽線(xiàn)連接超聲波傳感器；在滿(mǎn)足測量距離的情況下，可適當調大超聲波電信號放大和整形電路中檢波電容C3的容量。硬件上可增加“看門(mén)狗”電路，軟件設計添加指令冗余、軟件陷阱、或設置軟件“看門(mén)狗”，防止程序“跑飛”或者進(jìn)入死循環(huán)。對于駕駛員來(lái)說(shuō)，倒車(chē)時(shí)主要關(guān)心的是車(chē)后方有無(wú)障礙物、以及障礙物離車(chē)大約有多遠等問(wèn)題。由于車(chē)子制動(dòng)時(shí)存在慣性，倒車(chē)遇到障礙物時(shí)，駕駛員總要提前制動(dòng)?？紤]性?xún)r(jià)比，倒車(chē)雷達測量精度不必很高。但從倒車(chē)安全考慮，此時(shí)的測量顯示值寧大勿小。

5 結 語(yǔ)
本系統充分利用了單片機的內部資源，用軟件編程產(chǎn)生超聲波矩形脈沖，代替硬件的超聲波發(fā)生電路，節省了硬件成本。采用一塊集成器件實(shí)現超聲波接收放大和整形，避免了采用多級集成運放組成高增益放大電路易產(chǎn)生自激等問(wèn)題。實(shí)驗表明設計可行。在不增加硬件成本時(shí)，通過(guò)完善軟件設計，可提高系統測量精度和工作的可靠性，能夠滿(mǎn)足使用要求。在考慮功能擴展時(shí)，可以采用帶“看門(mén)狗”的AT89S52單片機，以增加擴展端口。在超聲波測距的基礎上，如可增加防盜報警功能、車(chē)載蓄電池電壓檢測功能等，若增加微型攝像頭和小型液晶顯示器，便成為可直接觀(guān)察車(chē)后方的可視倒車(chē)雷達。本系統實(shí)用性強，性?xún)r(jià)比高。