单片机汽车倒车测距仪研究

摘要：本文采用的是利用超风波传输距离与对应的时间传输到AT89C51单片机中进行信息处理，设计了一款应用于车载的能够精确测量出在一定间距下的超声波测距仪，利用设计系统，精确测量后方屏障与车辆之间的距离对测量车辆与车辆之间的距离。

关键词：AT89C51单片机；超声波测距仪

本文在对目前市场中应用的基于单片机的倒车测距系统的基础上进行研究，在基于超声波测距系统的基础上进行分析与研究。系统从结构上可以简单分为测距模块、控制模块、显示模块三部分，本文详细介绍了通过单机技术实现的倒车检测到障碍物警报系统的测距原理。

一、设计思路

本文系统设计的思路采取以AT89C51单片机为核心实现倒车测距系统，设计了一款成本低、精准度高，体型小的数字显示超声波测距仪。系统可通过超声波对回波和发射脉冲进行测量来计算时间间隔，距离可以用S=Ct/2（速度*时间/2）计算。再通过LED显示屏进行显示。系统同时设置若干个按键用来对电路的工作状态进行控制。存在能够限制可测距离的四大因素分别为超声波的幅度、反射镜的纹理、反射镜与入射声波之间的角度以及接收传感器的灵敏度。接收传感器可以根据直接接收声脉冲的能力来决定传感器的最小可测量距离大小。本文在符合设计要求的同时还需考虑各方面综合因素，系统采用AT89C51单片机作为主控制器，通过扫描的方法实现用LED进行信息数字显示，并且可以通过使用单片机的计时器和计数器完成超声驱动信号。

二、超声波传感器

（一）超声波传感器测距原理。从定义理解超声波指的是声波频率高于20kHz的机械波。系统为了使用超声波作为检测装置，传感器产生超声波并对超声波进行接收，超声波传感器作为执行器。从结构上看超声波传感器可分为两部分，即传送器和接收器，同时超声波传感器也可以实现执行发送和接收声波两个功能。超声波传感器的超声波效应指的是在超声波的传输过程中，电能的转换和超声波的传播；当系统接收到折回的超声波信号时，将超声波信号转换成电信号传输到测距电路中。超声波分级的原理通常使用TOF传输时间方法。最初需要对超声波进行测量，通过从发射信号到遇到障碍物返回所需要的时间，将超声波的速度乘获得信号源与障碍物之间距离的两倍值。除这种方法外，日常生活中还有很多方法可以对距离进行测量，例如，在短距离的情况下，可以使用尺子，在长距离的情况下，可以使用激光测距。本文所选用的超声波测距仪是一种应用于高精度中长距离的测量仪。单片机负责同步，单片机使用12.OM晶体振荡器，因此该系统的测量精度可达到毫米。超声波具有方向性强、能耗低、在介质中传播距离长等特点，可以作为能量来源，因此超声波可用于测量距离。系统利用超声波进行距离测距，该系统的设计方法方便，计算过程简单，并且还可以满足测量精度方面的要求。超声波发生器分为两部分，即电超声发生器和机械超声发生器。本文是利用普通压电超声传感器实现的短程测量。（二）超声波传感器特点。从超声波传感器原理上分析，它属于可逆传感器。从工作原理上看一方面超声波是通过传感器将电波振荡的能量转换成机械振荡；另一方面，它将其所获得的超声波能量转化为电动波动。因此，超声波传感器可分为发射器和接收器。

三、单片机介绍

AT89C51单片机是一种低电压装置，通常称为微控制器，该器件含有高密度的ATML非易于存储技术，兼容MCS-51指令集和行业标准带线。由于在多个功能下8位的CPU和一个闪存芯片，对于ATMEL中的AT89C51是一款高性能微控制器，同时为许多嵌入式控制系统提供应用灵活且较为经济可行的解决方案。

四、测距仪硬件设计

超声波在某个方向上发射超声波，在传输时间同时开始倒计时。当超声波遇到障碍时会立即从障碍物返回。超声波无线电在接收到反射波后立即停止。根据传感器的工作原则，超声波的速度大约是340米/秒，同时也取决于计时器记录的时间t数值，对于硬件测距设备采用的时间差测距法公式为s=340*t/2。超声波的传播速度等于音响的传播速度，约为340米/秒。从信号发射到障碍物的反射和接收，存在从几毫秒到几十毫秒的时间间隔，并且可以从该时间间隔计算从障碍物到超声波发射器的距离。工作原理主要包括通过超声波检测信号将信号传输到接收电路，并在达到检测安全性时触发报警。

五、结束语

在本文中，超声波传输和时间之间的距离用于通过单片机AT89C51对数据进行处理，系统可以通过精确的设计判断出障碍物距离车的距离远近。该类设计可以一定程度的取代监控式的倒车仪，减少车主的成本。

参考文献

[1]李建忠.单片机原理及应用[M].西安：西安电子科技大学出版社,2010.

[2]夏继强.单片机实验与实践教程[M].北京：北京航空航天出版社,2009.

作者:田桥 郑颖 单位:沈阳工学院信息与控制学院