專利名稱：一種基于單片機(jī)的汽車探距儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于汽車工程領(lǐng)域。涉及一種以單片機(jī)為控制核心的智能化汽車探距儀，能夠準(zhǔn)確地探測出汽車車頭與障礙物之間的距離，由顯示器顯示出距離并發(fā)出聲音警示。
背景技術(shù)：
隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的提高，汽車已經(jīng)從先前的奢侈品變?yōu)槠胀ǖ南M(fèi)品，進(jìn)入廣大普通家庭。但隨著城市中汽車數(shù)量的增多，汽車安全問題也越來越受到廣大人民群眾的關(guān)注。而在眾多交通事故中，由于駕駛員的駕駛水平有限而造成的追尾和刮蹭又占據(jù)著相當(dāng)大的比重。因此，設(shè)計(jì)一種較低成本、較高性能的能夠幫助駕駛員探測前方障礙物的汽車前探距儀，對于國內(nèi)中低端車將有很高的市場價值。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于，提供一種基于單片機(jī)的汽車探距儀，能夠準(zhǔn)確地探測出汽車車頭與障礙物之間的距離，由顯示器顯示出距離并發(fā)出聲音警示。為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)一種基于單片機(jī)的汽車前探距儀，其特征在于，包括安裝在汽車前后保險杠上的4 個超聲波傳感器探頭，4個超聲波傳感器探頭通過驅(qū)動接收電路與濾波放大整形電路相連接，濾波放大整形電路連接有單片機(jī)，單片機(jī)上還連接有IXD液晶模塊和蜂鳴器。本實(shí)用新型的其他特點(diǎn)是所述的超聲波傳感器探頭為發(fā)射接收一體化探頭的超聲波傳感器探頭。所述的單片機(jī)為STC89C52單片機(jī)。所述的IXD液晶模塊為1602型液晶顯示器。本實(shí)用新型的基于單片機(jī)的汽車探距儀，采用超聲波測距原理，由安裝于車頭保險杠上的發(fā)射接收一體化探頭發(fā)送超聲波并接受回波，計(jì)算車頭與障礙物之間的距離，在單片機(jī)內(nèi)部設(shè)置一個安全距離界限，如果計(jì)算出的距離低于此界限，單片機(jī)則控制蜂鳴器發(fā)出警告聲，再由顯示器顯示距離并發(fā)出聲音警示，從而使駕駛員在側(cè)位停車或擁堵情況下緩慢行駛時不至于撞上障礙物，為駕駛員安全行駛提供幫助。該裝置具有價格低廉、使用方便等眾多優(yōu)點(diǎn)。

圖I是本實(shí)用新型的硬件框圖；圖2是驅(qū)動接收電路圖；圖3是濾波整形放大電路圖；圖4是單片機(jī)主電路圖；圖5是液晶顯示模塊電路圖；[0016]圖6是主程序流程以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
具體實(shí)施方式
如圖I所示，本實(shí)施例給出一種基于單片機(jī)的汽車探距儀，包括安裝在汽車前后保險杠上的4個超聲波傳感器探頭，4個超聲波傳感器探頭通過驅(qū)動接收電路與濾波放大整形電路相連接，濾波放大整形電路連接有單片機(jī)，單片機(jī)上還連接有LCD液晶模塊和蜂鳴器。汽車前探距儀是利用超聲波測距原理，超聲波測距原理一般采用渡越時間法 (time of flight),即Dl/2ct (I)式中，D為待測距離，c為超聲波在空氣中的傳播速度，t為超聲波從發(fā)射到接收到回波的時間間隔。利用單片機(jī)的定時/計(jì)數(shù)器可以精確地測出t的值，c可視為常數(shù)(通常取c = 331.4m/s)，從而根據(jù)式(I)就可計(jì)算出超聲波探頭與障礙物的距離。在汽車后保險杠上安裝4個超聲波傳感器探頭(為發(fā)射接收一體化探頭)，倒車時由控制電路輪流讓每個探頭發(fā)射一束超聲波脈沖串并判斷有沒有回波，有回波則計(jì)算距離，取與障礙物最短的那個距離用于顯示和聲音警示。以下給出具體的實(shí)施過程I、硬件電路設(shè)計(jì)I. I驅(qū)動接收電路參照圖2，驅(qū)動接收電路由4個相同的電路組成，選取其中的第I路如圖2所示。 首先由單片機(jī)輸出口產(chǎn)生的40kHz的脈沖串(8到12個)送到SOUTl，再通過由Ql和Q2組成的達(dá)林頓驅(qū)動電路驅(qū)動中周變壓器Tl，使Tl的次級接超聲波探頭產(chǎn)生超聲波。同時超聲波探頭接收到的回波信號經(jīng)由Q3、R6、R7、R8、R9、Cl組成的中頻放大電路放大，將輸出的信號RCVl送到后級電路放大。該級的放大倍數(shù)約為62倍。圖中R4、C2用于電源濾波，R5用于阻抗匹配。I. 2放大濾波整形電路參照圖3，由于接收電路接收到的超聲波回波信號非常微弱，并且會夾雜各種噪音，所有需要濾波、放大、整形以后才能送到單片機(jī)進(jìn)行判斷。圖3是濾波放大整形電路。 IC2A1和IC2A2是由單電源供電的低噪聲雙運(yùn)算放大器，它們可以使用TL072或RC4558，與電阻電容一起組成兩級有源帶通濾波器，其中心頻率為40kHz，第一級增益為20，第二級增益為120。圖中C26、D21、D22、C28組成檢波電路，以檢取回波信號中的正半波，輸出的SIN 信號送給模擬比較器。I. 3單片機(jī)參照圖4，本實(shí)施例需要STC公司的STC89C52單片機(jī)。STC89C52單片機(jī)是一種低功耗、高性能CM0S8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。另外STC89X52可降至OHz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率35Mhz，6T/12T可選。在檢波之后，加入模擬比較器，這里采用LMlll芯片，將送來的模擬量與一標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較。當(dāng)高于該值時，輸出高(或低)電平，反之，則輸出低(或高)電平，即利用模擬比較器檢測是否接收到回波，利用定時器精確測量聲波往返時間和控制發(fā)射及檢測回波的循環(huán)周期，利用UART的模式0(同步移位寄存器方式)擴(kuò)展了并行輸出口。單片機(jī)電路如圖 4所示。圖中PI. 2-P1. 5 口用來產(chǎn)生40kHz脈沖串，Pl. 7 口用于輸出警示音。LMlllM芯片的第2管腳INPUT (模擬比較器的輸入端)用于檢測回波，第3管腳INPUT接基準(zhǔn)電壓(回波的閥值)，經(jīng)過模擬比較器后產(chǎn)生的信號通過Pl. 0 口進(jìn)入單片機(jī)。I. 4液晶顯示IXD顯示器件具有工作電流小、重量輕、功耗低、壽命長、字跡清晰美觀等優(yōu)點(diǎn)，在便攜式儀表、低功耗應(yīng)用的儀器中得到了廣泛應(yīng)用。隨著LCD顯示器價格的下降和性能的提高，用IXD取代LED器件的趨勢越來越明顯本實(shí)施例的LCD液晶模塊采用湖南長沙太陽人電子有限公司的1602型液晶顯示器，該顯示器為工業(yè)字符型液晶，能夠同時顯示16x02即32個字符(16列2行)。參照圖5，本實(shí)施例采用間接訪問方式利用單片機(jī)的I/O接口線來實(shí)現(xiàn)與點(diǎn)陣字符型液晶顯示模塊的鏈接，圖5以89C52的PO 口為數(shù)據(jù)端口，P3 口作為控制端口來實(shí)現(xiàn)與點(diǎn)陣字符型液晶顯示模塊的連接。其操作時序完全采用軟件模擬，在寫操作時，是信號E 的下降沿有效，在軟件設(shè)置順序上，先設(shè)置RS和；^^狀態(tài)，再設(shè)置數(shù)據(jù)，然后產(chǎn)生E信號脈
沖，最后復(fù)位RS和；^^狀態(tài)。在讀操作時，使信號E的高電平有效，所以在軟件設(shè)置順序上，先設(shè)置RS和R/W狀態(tài)，再設(shè)置E信號為高，這時從數(shù)據(jù)口讀取數(shù)據(jù)，然后將E信號置低， 最后復(fù)位RS和；^^狀態(tài)。圖5中電位器為Vtl端提供可調(diào)的驅(qū)動電壓，用以實(shí)現(xiàn)顯示對比度的調(diào)節(jié)。2、軟件設(shè)計(jì)參照圖6，軟件采用C語言編寫，模塊化設(shè)計(jì)。軟件主要由主程序和功能模塊子程序組成，以增強(qiáng)程序的可讀性，最后在調(diào)試過程中先對每個功能模塊子程序先逐一調(diào)試，當(dāng)所有子程序都通過以后，再進(jìn)行綜合調(diào)試。主程序的流程圖如圖5所示，主要用于完成初始化，控制端口產(chǎn)生40kHz脈沖串，控制定時器的啟動和停止，檢測超聲波回波以及計(jì)算、顯示、聲音等子程序的調(diào)用。軟件設(shè)計(jì)上，充分利用了 STC89C52單片機(jī)的兩個16位定時計(jì)數(shù)器TO和Tl。TO 設(shè)置為定時方式，用于控制發(fā)射和檢測循環(huán)的周期；T1用于測量計(jì)算聲波往返時間。本探測儀的測量距離為0 I. 5m,分辨率0. lm。在I. I I. 5m范圍為安全區(qū)，蜂鳴器發(fā)出頻率為0. 5Hz “滴、滴”低頻聲音；在0. 6 I. Om范圍為慢行區(qū)，蜂鳴器發(fā)出頻率為5Hz的中等頻率聲音；在0 0. 5m范圍為危險區(qū)，蜂鳴器發(fā)出頻率為IOOHz較高頻率的聲音，I. 5m以外蜂鳴器不發(fā)音。在探測儀計(jì)算出障礙物距離以后，在IXD液晶屏幕上顯示距障礙物的距離。
權(quán)利要求1.一種基于單片機(jī)的汽車探距儀，其特征在于，包括安裝在汽車前后保險杠上的4個超聲波傳感器探頭，4個超聲波傳感器探頭通過驅(qū)動接收電路與濾波放大整形電路相連接， 濾波放大整形電路連接有單片機(jī)，單片機(jī)上還連接有IXD液晶模塊和蜂鳴器。
2.如權(quán)利要求I所述的基于單片機(jī)的汽車探距儀，其特征在于，所述的超聲波傳感器探頭為發(fā)射接收一體化探頭的超聲波傳感器探頭。
3.如權(quán)利要求I所述的基于單片機(jī)的汽車探距儀，其特征在于，所述的單片機(jī)為 STC89C52單片機(jī)。
4.如權(quán)利要求I所述的基于單片機(jī)的汽車探距儀，其特征在于，所述的LCD液晶模塊為 1602型液晶顯示器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于單片機(jī)的汽車探距儀，包括在汽車前后保險杠上安裝的4個超聲波傳感器探頭，單片機(jī)，驅(qū)動接收模塊電路，整形濾波放大模塊電路，LCD液晶顯示模塊和蜂鳴器。通過超聲波探頭發(fā)送超聲波并接受回波，將采集到的數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)采集到的信息計(jì)算車與障礙物之間的距離，并在單片機(jī)內(nèi)部設(shè)置一個安全距離界限，如果計(jì)算出的距離低于此界限，單片機(jī)則控制蜂鳴器發(fā)出警告聲，并在LCD液晶顯示器上顯示出距前障礙物的距離，為駕駛員安全行駛提供幫助，具有價格低廉、使用方便等眾多優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01S15/93GK202362457SQ201120492918
公開日2012年8月1日 申請日期2011年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月1日
發(fā)明者余曼, 孫家永, 王旭, 許世維 申請人:長安大學(xué)