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1、基于超声波的汽车倒车防撞系统设计第2期（总第159期）2010年4月机械工程与自动化MECHANICALENGINEERING&AUTOMATIONNo.2Apr.文章编号:1672—6413（2010）02—0146—02基于超声波的汽车倒车防撞系统设计潘福全，符传聪,魏慧娟，李卫，刘瀛（青岛理工大学汽车与交通学院，山东青岛266520）摘耍:为了增加汽车倒车时的安全性，设计了一种基于超声波的汽车防撞系统，给出了该系统运行的基本原理及构成•介绍了系统硬件组成,并对硬件进行了选择.以超声波
2、传感器为重点，说明了超声波测距的原理以及超声波发射与接收电路•针对该系统的功能，对控制软件进行了设计.关键词:超声波;倒车防撞;系统设计中图分类号:U467.14:TP274.53文献标识码:A0引言随着汽车保有量的迅速增加以及城市市区的密集化，目前公路上，停车场上的汽车越来越多，交通也越来越拥挤•由于空间的有限性，汽车在公路上行驶或者出入停车场时，其倒车,转弯的机率大大增加，而驾驶员的视线由于受到限制，尾撞和刮擦事故时有发牛•因此，具有自动报警功能的汽车倒车防撞系统对汽车的安全行驶具有重要意义•
3、木文基于超声波测距，开发了一种响应迅速的汽车倒车防撞报警系统.在汽车倒车时,报警显示器会不断显示汽车尾部与障碍物Z间的距离，当达到预先设置的阈值范围内时，防撞报警系统就会发出不同的报警声信号,以提醒驾驶员及时正确地处理情况，避免碰撞，提高其安全性.1系统基本原理及构成汽车倒车防撞报警系统的基本原理如下:由装在汽车后部的测距传感器发射信号，当信号遇到障碍物后，反射冋测距传感器，并由已编程好的单片机记录测距传感器的发射和返回的信号，进行处理,用以计算汽车后部与障碍物之间的距离,若在预定范围之内，由系统
4、软件控制把距离数据送到显示器进行显示，若距离小于预先设置的阈值时，进行声咅报警•系统的构成见图1.2系统硬件设计本倒车防撞系统的硬件由单片机，测距传感器，控制电路，显示器，报警器等组成.2.1单片机选择单片机种类很多,根据本系统需要实现的功能，及够用，好用的原则，木文选择功耗低，性能高的AT89C51单片机.该单片机内含4kB的可反复擦写的Flash只读程序存储器和128B的随机存取数据存储器(RAM).其具有40个引脚,32个外部双向输入/输出(I/O)端口,同吋内含2个外中断口,2个16位可编
5、程定吋计数器,2个全双工串行通信口•在编程方面,AT89C51既可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程.其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本.测发距射传人h接感厂1川攵器电路图1汽车倒车防撞报警系统构成2.2测距传感器选择及测距原理测距的方法有多种,如超声波测距，雷达测距，摄像系统测距，激光测距,红外线测距等L1].由于超声波的速度相对来说不是很高，相同的距离传播时间要比光速所需时间多，故容易检测，并且超声波易于定向发射，方向性
6、好，强度容易控制,其性价比很高，因此，本文选择超声波传感器测量汽车尾部与障碍物Z间的距离.超声波是一种具有一定频率范围的声波,在同种媒质中以恒定速率传播，而在不同的媒质界面处会产{1}青岛理工大学实验室开放基金资助项目收稿FJ期:2009—08—10;修回口期:2009—10一20作者简介:潘福全(1976-),男.山东安丘人，副教授，工学博士，研究方向为智能交通,交通安全.2010年第2期潘福全,等:基于超声波的汽车倒车防撞系统设计?147?生反射现象•利用超声波的这种特性,可以根据测量发射波与
7、反射波z问的时间间隔，从而达到测量距离的0的•具体测距方法有3种E2]:相位测距法,声波幅值测距法，渡越时间测距法•由于前两种方法测距精度相对不高，本文选择较为直观的渡越时间法.这种方法是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波，由单片机控制器实时检测出超声波传播所用的吋间△£利用超声波在空气介质中传播速度不变的性质,在声速已知的条件下，得到传感器与障碍物间距离s〜3,43:(])Atv/2.331.5+0.6070.(2)其中:为坏境温度,C.超声测距传感器按其测量距离可以分为大，屮，小3
8、种量程•一般来说，大量程测距约为20m〜50m,工作频率处在16kHz30kHz之间;中量程测距约为2m〜10m,工作频率在40kHz60kHz之间;小量程测距小于21TI,工作频率在60kHz〜300kHz之间.根据实际要求，选择频率为40kHz的屮量程传感器•为了提高检测的可靠性，尽可能地减少盲区，至少在车辆后尾架或底盘上安装左，右两套超声波传感器.2.3超声波发射电路超声波发射电路由与非门U1A,高频三极管Q19018及超声波发生器IABA1等组成，如图2所示・40kHz的超
