專利名稱:一種基于單片機的汽車探距儀的制作方法
技術領域:
本實用新型屬于汽車工程領域。涉及一種以單片機為控制核心的智能化汽車探距儀,能夠準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:
隨著我國經濟的發(fā)展,人民生活水平的提高,汽車已經從先前的奢侈品變?yōu)槠胀ǖ南M品,進入廣大普通家庭。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)著相當大的比重。因此,設計一種較低成本、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,對于國內中低端車將有很高的市場價值。
發(fā)明內容本實用新型的目的在于,提供一種基于單片機的汽車探距儀,能夠準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。為了實現(xiàn)上述任務,本實用新型采用以下技術方案予以實現(xiàn)一種基于單片機的汽車前探距儀,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,單片機上還連接有IXD液晶模塊和蜂鳴器。本實用新型的其他特點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。所述的單片機為STC89C52單片機。所述的IXD液晶模塊為1602型液晶顯示器。本實用新型的基于單片機的汽車探距儀,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,計算車頭與障礙物之間的距離,在單片機內部設置一個安全距離界限,如果計算出的距離低于此界限,單片機則控制蜂鳴器發(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。
圖I是本實用新型的硬件框圖;圖2是驅動接收電路圖;圖3是濾波整形放大電路圖;圖4是單片機主電路圖;圖5是液晶顯示模塊電路圖;[0016]圖6是主程序流程以下結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。
具體實施方式
如圖I所示,本實施例給出一種基于單片機的汽車探距儀,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,單片機上還連接有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。利用單片機的定時/計數(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。以下給出具體的實施過程I、硬件電路設計I. I驅動接收電路參照圖2,驅動接收電路由4個相同的電路組成,選取其中的第I路如圖2所示。 首先由單片機輸出口產生的40kHz的脈沖串(8到12個)送到SOUTl,再通過由Ql和Q2組成的達林頓驅動電路驅動中周變壓器Tl,使Tl的次級接超聲波探頭產生超聲波。同時超聲波探頭接收到的回波信號經由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進行判斷。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單片機參照圖4,本實施例需要STC公司的STC89C52單片機。STC89C52單片機是一種低功耗、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/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下,RAM內容被保存,振蕩器被凍結,單片機一切工作停止,直到下一個中斷或硬件復位為止。最高運作頻率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準值進行比較。當高于該值時,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)擴展了并行輸出口。單片機電路如圖 4所示。圖中PI. 2-P1. 5 口用來產生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接基準電壓(回波的閥值),經過模擬比較器后產生的信號通過Pl. 0 口進入單片機。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,在便攜式儀表、低功耗應用的儀器中得到了廣泛應用。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,本實施例采用間接訪問方式利用單片機的I/O接口線來實現(xiàn)與點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現(xiàn)與點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,在軟件設置順序上,先設置RS和;^^狀態(tài),再設置數(shù)據(jù),然后產生E信號脈
沖,最后復位RS和;^^狀態(tài)。在讀操作時,使信號E的高電平有效,所以在軟件設置順序上,先設置RS和R/W狀態(tài),再設置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, 最后復位RS和;^^狀態(tài)。圖5中電位器為Vtl端提供可調的驅動電壓,用以實現(xiàn)顯示對比度的調節(jié)。2、軟件設計參照圖6,軟件采用C語言編寫,模塊化設計。軟件主要由主程序和功能模塊子程序組成,以增強程序的可讀性,最后在調試過程中先對每個功能模塊子程序先逐一調試,當所有子程序都通過以后,再進行綜合調試。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算、顯示、聲音等子程序的調用。軟件設計上,充分利用了 STC89C52單片機的兩個16位定時計數(shù)器TO和Tl。TO 設置為定時方式,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。
權利要求1.一種基于單片機的汽車探距儀,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,單片機上還連接有IXD液晶模塊和蜂鳴器。
2.如權利要求I所述的基于單片機的汽車探距儀,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.如權利要求I所述的基于單片機的汽車探距儀,其特征在于,所述的單片機為 STC89C52單片機。
4.如權利要求I所述的基于單片機的汽車探距儀,其特征在于,所述的LCD液晶模塊為 1602型液晶顯示器。
專利摘要本實用新型公開了一種基于單片機的汽車探距儀,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,驅動接收模塊電路,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,單片機根據(jù)采集到的信息計算車與障礙物之間的距離,并在單片機內部設置一個安全距離界限,如果計算出的距離低于此界限,單片機則控制蜂鳴器發(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。
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