礼品盒厂家
免费服务热线

Free service

hotline

010-00000000
礼品盒厂家
热门搜索:
技术资讯
当前位置:首页 > 技术资讯

超声波倒车防撞系

发布时间:2020-07-21 17:49:05 阅读: 来源:礼品盒厂家

摘 要:利用ATMEL 公司的AT89C51 单片机接收超声波传感器的测距信号,根据超声波测距原理,将实时信号送给单片机,单片机实现距离的计算、显示、报警,当在探测范围内有障碍物时,并且障碍物的距离小于报警距离时,发光二极管以一定频率闪烁,同时蜂鸣器提示报警,并显示障碍物的距离。经验证,此系统实现了超声波倒车防撞系统各功能,且该系统实时性较稳定,误差距离比较小。

本文引用地址: 引言

随着中国汽车数量的不断增多,道路拥堵,交通事故频发,给人们生活带了诸多不便,安全成为了第一要素,汽车防撞系统的设计和需求也迫在眉睫。因此,设计了一种利用超声波测距,通过单片机实现的倒车防撞报警系统,主要考虑它的设计简单,易于操作。

1 超声波测距原理

超声波是指频率高于20 kHz 的机械波。而倒车时,为了防止撞上障碍物,需要测量障碍物到车之间的距离,这就需要使用超声波传感器。超声波传感器又称为超声波换能器或超声波探头。超声波传感器包括超声波发送器和超声波接收器,但一个超声波传感器也可具有发送和接收声波的双重作用。超声波传感器是利用压电效应的原理将电能和超声波相互转化,即在发射超声波的时候,将电能转换成振动发射超声波;而在收到回波的时候,则将超声振动转换成电信号。

超声波测距的原理一般采用渡越时间法 (TOF,time offlight)。超声波发射传感器向某一方向发射超声波,在发射同时开始计时,超声波在空气中传播,传播的途中碰到障碍物就立刻返回来,超声波接收器接收到反射回来的波就立即停止计时,计算出超声波从发射到遇到障碍物返回时所用的时间t,常温下超声波在空气中的传播速度为V=340 m/s,根据公式S =V × t / 2,就可以计算出障碍物到超声波传感器之间的距离。

2 系统总体电路

单片机AT89C51 编写程序产生方波,通过P1.0 口输出40 kHz 的脉冲信号,经超声波发射电路中CD4069 放大后驱动超声波发射探头UCM40T,产生超声波。传播过程中遇到障碍物后产生回波送入超声波接收器,接收探头采用和发射探头配对的UCM40R,将超声波调制脉冲变为交流电压信号,经超声波接收电路中CX20106A 进行处理,通过7 脚输出,作为一个中断请求信号,送至单片机进行处理。在单片机发射方波的同时,也就是超声波发射电路发射超声波的同时开启单片机内部定时器T0,通过定时器来记录超声波发射的时间和收到反射波的时间。当超声波接收电路收到超声波反射波时,超声波接收电路输出端产生一个低电平输出到INTO端产生一个中断请求信号,单片机AT89C51 响应外部中断请求,执行外部中断服务程序,根据定时器的值读取时间差,通过公式S =V × t / 2计算相应的距离,并将结果显示到LED数码管上。如果S 的值小于报警距离0.5 m,则单片机AT89C51便给P2.5 口一个低电平信号,使得报警电路工作,实现声光报警。

图1 系统总体框图

3 系统硬件电路

3.1 AT89C51

AT89C51 是一个低电压、高性能CMOS 8 位微处理器,片内含4 KB 的可反复擦写的Flash 只读程序存储器(ROM)和128 B 的随机存取数据存储器(RAM),与标准MCS-51 指令系统和管脚兼容,片内置通用8 位CPU 和Flash 存储单元,ATMEL的AT89C51 是一种高效微控制器。

AT89C51 是一个低功耗高性能单片机,它有40 个引脚,32 个外部双向输入/输出(I/O)端口,同时内含2 个外部中断,2 个16 位可编程定时计数器,2 个全双工串行通信口。

AT89C51 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。

3.2 超声波发射电路

超声波发射电路主要由驱动电路CD4069 及超声波发射器T 组成。如图2 所示,超声波探头采用压电陶瓷传感器UCM40T,当在它的两级加上脉冲信号,其频率等于压电晶片的频率时就会产生共振,产生超声波。由于超声波在空气中最佳传播频率为40 kHz,同时使用的是压电陶瓷传感器,其驱动频率为40 kHz,因此通过单片机P1.0 口产生40 kHz 的方波信号,经过双路反相器处理在超声波振荡器的外接电路两端产生振荡,双路反相器可以提高驱动能力,也能增强接收信号,抑制其他噪声与干扰。超声波发射探头两端产生的振荡波近似于方波。

3.3 超声波接收电路

超声波接收电路使用了集成电路CX20106A,它可用来完成信号的放大、限幅、带通滤波、峰值检测和波形整形等功能,电路如图3 所示。发射电路发出的脉冲信号,在碰到障碍物后,经反射后的超声波脉冲变成微弱的交流信号,接收电路接收后送到CX20106A 的1 脚,为信号的输入端,经过前置放大器的放大,限幅放大器的放大,由于其有自动增益控制功能,可以保证超声传感器接收较远反射信号输出微弱电压时,放大器具有较高的增益,而在近距离输入信号强时放大器不会过载,其带通滤波器中心频率可由芯片5 脚的外接电阻调节,取200 kΩ,控制在38 kHz。通过带通滤波器滤波,峰值滤波,积分比较,最后经整形电路输出脉冲信号。

CX20106A 接收超声波具有很高的灵敏度和较强的抗干扰能力,可以满足超声波接收电路的要求。同时集成电路也可以减少干扰。

图2 超声波发射电路

蜂鸣器相关文章:蜂鸣器原理

重庆双眼皮修复

昆明隆胸

长沙隆鼻价格