一种汽车倒车防撞报警器

一种汽车倒车防撞报警器

技术领域

本发明专利涉及电子设计技术领域，尤其涉及一种汽车倒车防撞报警器。

背景技术

21世纪已进入信息社会，汽车及交通也已迈入信息时代。当前信息技术在汽车及 交通领域中的应用项目相当多，发展速度可以说是“日新月异”，各种媒体多有报道。可大致 归纳为4个方面，即车辆安全系统，网络、通讯及导航系统，智能交通系统和移动多媒体系 统。随着汽车的益普及, 停车场越来越拥挤，车辆常常需要在停车场穿行、掉头或倒车。由 于这些低速行驶的车辆与其它车辆非常接近，驾驶员的视野颇受限制，碰撞和拖挂的事故 时有发生，在夜间时则更显突出。车辆安全系统通过应用电子信息技术，使车辆实现高智能 化，极大地改善车辆人机系统的安全性，以避免事故的发生和减少伤害程度。

发明专利内容

本发明专利涉及一种汽车倒车防撞报警器，本发明设计了一种汽车倒车防撞系统，该 系统以AT89C2051单片机为控制核心，工作时，超声波传感器采集的教据，由控制核心快速 计算出汽车车尾与障碍物的距离，并通过LED显示提醒信息，该系统主要利用单片机的实时 控制和数据处理功能，完成系统的控制。

附图说明

图１：系统结构框图。

图２：超声脉冲发射电路和超声接收电路图。

图３：报警器外围接口图。

具体实施方式

为了使本发明专利的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施 例，对本发明专利进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释 本发明专利，并不用于限定本发明专利。

本发明专利涉及一种汽车倒车防撞报警器，本发明设计了一种汽车倒车防撞系 统，该系统以AT89C2051单片机为控制核心，工作时，超声波传感器采集的教据，由控制核心 快速计算出汽车车尾与障碍物的距离，并通过LED显示提醒信息，该系统主要利用单片机的 实时控制和数据处理功能，完成系统的控制。

进一步的，本发明的系统结构框图如图１所示，本发明主要由超声波发生器、超声 波发射电路、超声波接收电路、信号放大电路、直流控制电路、中央处理单元、数字显示电 路、报警电路和距离选择电路等部分组成。发射电路发送超声波信号，当发射的信号被物体 挡住时，反射回来的信号经接收器接收，进行两级放大后，再经倍压整流，形成一个直流控 制电压，当这个电压值大于设定值时，表示物体离汽车的距离已小于设定距离，比较器输出 低电平信号，系统据此判断出达到报警距离，驱动蜂鸣器进行报警。

进一步的，本发明选用了单片机作为信号的发生电路，由于采用了频率稳定性好 的晶振作为系统的时钟，因此有极高的稳定性，由此产生的驱动信号也较为稳定，当编制不 同的程序时，可以得到不同的频率输出。AT89C2051是一个低功耗、高性能的CMOS8位微处理 器，与MCS－51系列指令集和引脚兼容，具有以下特点：128 bytes内部RAM，2Kbytes EPROM， 15根I／O线，2个16位定时／计数器，5个两级中断源，1个全双工串行口，一个片内精密模拟比 较器和片内振荡器，低功耗的闲置和掉电模式。工作电压范围4.25v-5.5v，工作频率取 12MHz。AT89C2051中的两个16位定时／计数器寄存器T0和T1，作定时器时，可计数机器周期， 计数频率为振荡频率的1／12；作计数器时，可对外部输入引脚P3.4／T0和P3.5／T1上出现从1 至0的变化时增1，计数频率为振荡频率的1／24，如图１所示。超声波测距的原理是，通过不断 检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射超声波和接收到回波的时间差 T，然后求出距离S＝C×T／2，其中，C为超声波波速，常温下取为344m／s。声速确定后，只要测 得超声波往返的时间，即可求得距离。超声波发生器在某一时刻发出超声波信号，遇到被测 物体后反射回来，被超声波接收器接收到。只要计算出超声波信号从发射到接收到回波信 号的时间，知道在介质中的传播速度，就可以计算出距被测物体的距离：d=s/2=(vt)/2，其 中d为被测物到测距仪之间的距离，s为超声波往返通过的路程，v为超声波在介质中的传播 速度，t为超声波从发射到接收所用的时间。为了提高精度，需要考虑不同温度下超声波在 空气中传播速度随温度变化的关系：v=331.4+0.61T，式中T为实际温度（℃），v的单位为m/ s。

进一步的，本发明的超声波发射电路由CC7555时基电路和超声波发射探头组成。 单片机AT89C2051的P1.7引脚控制CC7555时基电路产生40kHz的频率信号给超声波发生器， 由超声波探头发射的超声波射向障碍物。利用超声波测距具有以下特点：测量灵敏度高，穿 透力强，测量速度快，测量角度大，可对较大范围内的物体进行检测。超声波接收电路由超 声波接收探头、放大器和整形器组成。由障碍物反射回来的超声波经接收探头，变换为电脉 冲信号，再由放大器、整形器放大和整形后送入到单片机AT89C2051的P3.2引脚。放大器宜 选用有足够增益和较低噪声的宽带放大器，以保持脉冲信号尤其是前沿不发生畸变，提高 测距的精度。如图２所示，汽车倒车防撞报警器包括超声脉冲发射电路和超声接收电路，探 测距离为5 米。IC2采用四2输入端或非门CD4001，其中IC2c、IC2d 组成低频脉冲发生器， IC2a、IC2d 组成双稳态电路。IC2a 的输出加至IC1（555）的复位端④脚，即在稳态低电平期 间使555 处于强制复位状态。IC1与R1、RP1、C1组成无稳态多谐振荡器，在IC2a 高电平输出 时起振，振荡频率f＝1.44／（R1＋RP1）C1，图示参数对应的频率为25kHz～150kHz，调节RP1， 使其振荡在40kHz。IC1 的输出加至计数电路IC3 的CP 端（14）脚，IC3 采用十进制计数器／ 脉冲分配器，它的07⑥脚连到复位端R（15）脚，形成环形计数电路，在计数电路的07 输出至 双稳电路IC2a时，计数电路清零。也就是说由于环形计数电路对双稳态电路的控制，每发7 个周期数目的一组脉冲后，07 输出的窄脉冲（高电平）便使双稳态IC2a 复位，输出的低电 平脉冲便强制555 复位，中止振荡，实现对40kHz 的脉冲调制。IC1 发出的40kHz 的调制脉 冲通过T40－16 超声发射头向前方辐射。接收器由超声接收头、放大器、触发器、计数电路 和控制电路组成。超声头采用与发射头配对的R40－16，在收到前方目标反射回的超声信 号，经声－电变换、放大后，加至由运算放大器构成的比较电路IC4 的③脚。计数电路IC5 （CD4014）与IC3 作用相同，每接收到一组脉冲后，⑥脚（07）便输出一个窄脉冲。IC7a、IC7b （CD4001）为双稳态电路。IC7a 输出的正脉冲经平滑滤波后加至运算放大器IC5。当倒车遇 到阻碍物体时，反射回的调制脉冲波，经解调后控制继电器吸合，同时发出告警声。本电路 中的超声发射、接收头对于电路正常工作至为重要，振荡超声频率的调节应在T／R40－16 的40±1 kHz 范围之内，40kHz 的最低灵敏度为－64dB。两传感头平行安装，间距应在40mm 左右。

进一步的，本发明的测速电路由传感器、脉冲放大器、整形器、CC7555时基信号电 路、选通门组成。霍尔集成传感器将车轮转速信号变成脉冲信号输出，经放大、整形电路后 送入选通门，由CC7555时基电路产生的单位时基信号控制选通门的开与闭，以控制转速信 号在单位时间内通过选通门，送入单片机AT89C2051的P3.5引脚，控制T1计数器计数，实现 了在单位时间内的计数。

进一步的，本发明的报警电路由CC7555电路和扬声器组成。AT89C2051的P1.6控制 CC7555电路根据测量结果，产生一定频率的信号驱动扬声器发出报警声。在扬声器发出报 警声时，时基电路CC7555处于暂稳态，此时电源向电容充电，从而使CC7555结束暂稳态回复 到稳定状态，输出低电平，使扬声器停止发出报警声，直到下一次测距结束产生新的报警 声。

进一步的，本发明的LED显示电路由数码管和驱动电路组成。用两个数码管显示距 离，数码管采用静态显示，由芯片MCS14495驱动显示，P1.4、P1.5分别作为驱动芯片 MCS14495的锁存信号，用于控制产生的BCD码是显示高位还是低位。字符点阵系列模块是一 类专门用于显示字母、数字、符号等的点阵型显示模块，分4位和8位数据传输方式。它提供5 ×7点阵+光标和5×10点阵+光标的显示模式。提供显示数据缓冲区DDRAM、字符发生器 CGROM和字符发生器CGRAM，可以使用CGRAM来存储自己定义的最多8个5×8点阵的图形字符 的字模数据。丰富的指令设置：清显示，光标回原点，显示开/关，光标开/关，显示字符闪烁， 光标移位，显示移位等。提供内部上电自动复位电路，当外加电源电压超过+4.5V时，自动对 模块进行初始化操作，将模块设置为默认的显示工作状态。OCM2X16显示两行字符，每行可 以显示16个字符。控制器AT89C2051主要完成程序的执行、数据的处理和对外部电路的实时 控制。内部定时器T0工作在定时方式，T0在超声波发射时开始计数，当P3.2引脚收到回波 后，停止计数，T0所计时间即为超声波往返传输时间，单片机对该数据进行处理，即可测出 距离。内部定时器T1工作在计数方式，由P3.5引脚输入的脉冲信号控制T1计数，由T1所计数 值确定汽车的转速。单片机根据所测距离和车速进行比较，判断是否驱动报警电路报警，如 设定：当车速小于等于30km／s时，安全距离应大于等于1m；当车速小于等于80km／s时，安全 距离应大于等于2m；当车速大于80km／s时，安全距离应大于等于5m。

进一步的，本发明的系统软件全部采用模块化编程，减少程序模块之间的关联，提 高软件的抗干扰。主要模块有：初始化模块、数据采集模块和预替模块等。系统功能主流程 图如图３所示。本发明的控制软件要完成系统的初始化，控制触发脉冲信号的发射与接收， 根据定时时间计算障碍物的距离，根据计数频率计算汽车车速，判断所测距离是否在车速 所对应的安全范围内，并根据计算和判断结果产生BCD码和相应频率的脉冲信号，以驱动显 示电路和发声电路。

进一步的，本发明的主程序主要完成系统的初始化，控制触发脉冲信号的发射与 接收，计算车尾与障碍距离，判断所测距离是否在所对应的范围内，以驱动显示电路和发声 电路。

进一步的，本发明介绍的汽车报警器，利用单片机AT89C2051作为报警装置的控制 器，能充分发挥AT89C2051的数据处理和实时控制功能，使系统工作于最佳状态，提高系统 的灵敏度。该报警器基于单片机设计，从而具有体积小、使用方便的特点。若将安全距离设 为0.5m，就可作为汽车倒车报警器，提高汽车倒车时的安全性。

以上所述仅为本发明专利的较佳实施例而已，并不用以限制本发明专利，凡在本 发明专利的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明专利 的保护范围之内。