單片機汽車倒車測距儀研究

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摘要：本文采用的是利用超風波傳輸距離與對應的時間傳輸到AT89C51單片機中進行信息處理，設計了一款應用于車載的能夠精確測量出在一定間距下的超聲波測距儀，利用設計系統，精確測量后方屏障與車輛之間的距離對測量車輛與車輛之間的距離。

關鍵詞：AT89C51單片機；超聲波測距儀

本文在對目前市場中應用的基于單片機的倒車測距系統的基礎上進行研究，在基于超聲波測距系統的基礎上進行分析與研究。系統從結構上可以簡單分為測距模塊、控制模塊、顯示模塊三部分，本文詳細介紹了通過單機技術實現的倒車檢測到障礙物警報系統的測距原理。

一、設計思路

本文系統設計的思路采取以AT89C51單片機為核心實現倒車測距系統，設計了一款成本低、精準度高，體型小的數字顯示超聲波測距儀。系統可通過超聲波對回波和發射脈沖進行測量來計算時間間隔，距離可以用S=Ct/2（速度*時間/2）計算。再通過LED顯示屏進行顯示。系統同時設置若干個按鍵用來對電路的工作狀態進行控制。存在能夠限制可測距離的四大因素分別為超聲波的幅度、反射鏡的紋理、反射鏡與入射聲波之間的角度以及接收傳感器的靈敏度。接收傳感器可以根據直接接收聲脈沖的能力來決定傳感器的最小可測量距離大小。本文在符合設計要求的同時還需考慮各方面綜合因素，系統采用AT89C51單片機作為主控制器，通過掃描的方法實現用LED進行信息數字顯示，并且可以通過使用單片機的計時器和計數器完成超聲驅動信號。

二、超聲波傳感器

（一）超聲波傳感器測距原理。從定義理解超聲波指的是聲波頻率高于20kHz的機械波。系統為了使用超聲波作為檢測裝置，傳感器產生超聲波并對超聲波進行接收，超聲波傳感器作為執行器。從結構上看超聲波傳感器可分為兩部分，即傳送器和接收器，同時超聲波傳感器也可以實現執行發送和接收聲波兩個功能。超聲波傳感器的超聲波效應指的是在超聲波的傳輸過程中，電能的轉換和超聲波的傳播；當系統接收到折回的超聲波信號時，將超聲波信號轉換成電信號傳輸到測距電路中。超聲波分級的原理通常使用TOF傳輸時間方法。最初需要對超聲波進行測量，通過從發射信號到遇到障礙物返回所需要的時間，將超聲波的速度乘獲得信號源與障礙物之間距離的兩倍值。除這種方法外，日常生活中還有很多方法可以對距離進行測量，例如，在短距離的情況下，可以使用尺子，在長距離的情況下，可以使用激光測距。本文所選用的超聲波測距儀是一種應用于高精度中長距離的測量儀。單片機負責同步，單片機使用12.OM晶體振蕩器，因此該系統的測量精度可達到毫米。超聲波具有方向性強、能耗低、在介質中傳播距離長等特點，可以作為能量來源，因此超聲波可用于測量距離。系統利用超聲波進行距離測距，該系統的設計方法方便，計算過程簡單，并且還可以滿足測量精度方面的要求。超聲波發生器分為兩部分，即電超聲發生器和機械超聲發生器。本文是利用普通壓電超聲傳感器實現的短程測量。（二）超聲波傳感器特點。從超聲波傳感器原理上分析，它屬于可逆傳感器。從工作原理上看一方面超聲波是通過傳感器將電波振蕩的能量轉換成機械振蕩；另一方面，它將其所獲得的超聲波能量轉化為電動波動。因此，超聲波傳感器可分為發射器和接收器。

三、單片機介紹

AT89C51單片機是一種低電壓裝置，通常稱為微控制器，該器件含有高密度的ATML非易于存儲技術，兼容MCS-51指令集和行業標準帶線。由于在多個功能下8位的CPU和一個閃存芯片，對于ATMEL中的AT89C51是一款高性能微控制器，同時為許多嵌入式控制系統提供應用靈活且較為經濟可行的解決方案。

四、測距儀硬件設計

超聲波在某個方向上發射超聲波，在傳輸時間同時開始倒計時。當超聲波遇到障礙時會立即從障礙物返回。超聲波無線電在接收到反射波后立即停止。根據傳感器的工作原則，超聲波的速度大約是340米/秒，同時也取決于計時器記錄的時間t數值，對于硬件測距設備采用的時間差測距法公式為s=340*t/2。超聲波的傳播速度等于音響的傳播速度，約為340米/秒。從信號發射到障礙物的反射和接收，存在從幾毫秒到幾十毫秒的時間間隔，并且可以從該時間間隔計算從障礙物到超聲波發射器的距離。工作原理主要包括通過超聲波檢測信號將信號傳輸到接收電路，并在達到檢測安全性時觸發報警。

五、結束語

在本文中，超聲波傳輸和時間之間的距離用于通過單片機AT89C51對數據進行處理，系統可以通過精確的設計判斷出障礙物距離車的距離遠近。該類設計可以一定程度的取代監控式的倒車儀，減少車主的成本。

參考文獻

[1]李建忠.單片機原理及應用[M].西安：西安電子科技大學出版社,2010.

[2]夏繼強.單片機實驗與實踐教程[M].北京：北京航空航天出版社,2009.

作者:田橋 鄭穎 單位:沈陽工學院信息與控制學院