摘要： 設(shè)計(jì)了一種汽車倒車防撞系統(tǒng)。該系統(tǒng)以SPCE061A 單片機(jī)為控制， 工作時(shí)， 超聲波傳感器采集的數(shù)據(jù)， 由控制快速計(jì)算出汽車車尾與障礙物的距離， 并通過LED 顯示提醒信息， 該系統(tǒng)主要利用單片機(jī)的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理功能， 完成系統(tǒng)的控制。闡述了報(bào)警器的硬件電路原理及軟件設(shè)計(jì)。

　　1.引言

　　隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展， 擁有私家轎車的人越來越多， 將會(huì)出現(xiàn)的交通問題也會(huì)隨之越來越多。其中安全倒車是剛拿駕照或車齡不久的開車人士為擔(dān)心的問題之一， 只要稍不留神不僅會(huì)給自己或別人帶來損失， 還有可能造成不必要的爭吵。針對上述問題， 我們設(shè)計(jì)了一個(gè)倒車防撞報(bào)警器， 能以聲音或者更為直觀的顯示告知駕駛員周圍障礙物的情況， 解除了駕駛員泊車和起動(dòng)車輛時(shí)前后左右探視所引起的困擾， 并幫助駕駛員掃除了視野死角和視線模糊的缺陷， 提高了安全性。

　　2.總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　該系統(tǒng)主要由SPCE061A 單片機(jī)、超聲波傳感器和距離預(yù)警模塊三部分組成。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖

　　2.1 控制單元

　　SPCE061A 是臺(tái)灣凌陽科技公司所研發(fā)生產(chǎn)的一款高性能、低功耗的16 位微控制器， 有多達(dá)十四個(gè)的中斷源， 是性價(jià)比很高的一款十六位單片機(jī)。SPCE061A 的指令系統(tǒng)采用精簡指令集， 執(zhí)行時(shí)間短， 能夠快速地處理復(fù)雜的數(shù)字信號。同時(shí)SPCE061A 擁有8 路10 位的ADC, 其中一路為音頻轉(zhuǎn)換通道， 并且內(nèi)置有自動(dòng)增益電路； 兩路10 的DAC, 只需要外接放大電路即可完成語音的播放， 這為實(shí)現(xiàn)語音提醒提供了方便的硬件條件。

　　2.2 傳感器模塊

　　該模塊由超聲波發(fā)射器和超聲波接收器兩大部件組成。主要是完成超聲波的發(fā)送和接收， 其中對所收集的電信號進(jìn)行放大比較， 使得SPCE061A 單片機(jī)能夠獲得更為的數(shù)據(jù)。

　　2.2.1 超聲波發(fā)生器

　　超聲波發(fā)生器采用的是壓電式超聲波發(fā)生器。壓電式超聲波發(fā)生器利用壓電晶體的諧振來工作。它有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板， 當(dāng)它的兩極外加脈沖信號， 其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)， 壓電晶片將會(huì)發(fā)生共振， 并帶動(dòng)共振板振動(dòng)， 便產(chǎn)生超聲波。發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2 所示。超聲波發(fā)生器與SPCE061A 的引腳IOA1 連接， 通過軟件來控制發(fā)生與否。

圖2 超聲波發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

　　2.2.2 超聲波接收器

　　超聲波接收器包括超聲波接收探頭和信號放大兩部分。超聲波接收探頭必須與發(fā)射探頭的型號相對應(yīng)， 主要是頻率要一致， 否則會(huì)因無法產(chǎn)生共振而影響接收效果， 甚至無法接收。

　　由于經(jīng)探頭變換后的電信號非常弱， 因此必須經(jīng)放大電路放大。超聲波接收器所接收的信號通過SPCE061A 單片機(jī)的IOA2 引腳可以直接輸入單片機(jī)內(nèi)部進(jìn)行處理， 從而簡化了系統(tǒng)的硬件電路。

　　2.3 距離預(yù)警模塊

　　該模塊主要包括： 語音、LED 點(diǎn)陣及提醒指示燈， 駕駛員轉(zhuǎn)倒車檔時(shí)觸發(fā)啟動(dòng)條件系統(tǒng)跟隨啟動(dòng)， LED 點(diǎn)陣顯示車尾與障礙物之間的距離。當(dāng)與障礙物距離小于預(yù)設(shè)范圍（1m、0.5m、0.25m）時(shí)， 分別發(fā)出不同的"BI、BI"報(bào)警聲（正常、較快、急促）， 同時(shí)以之相對應(yīng)的提醒指示燈開始閃爍， 閃爍程度與報(bào)警聲相應(yīng)， 以達(dá)到增強(qiáng)提醒的效果。

　　3.軟件設(shè)計(jì)

　　3.1 主程序

　　主程序主要完成系統(tǒng)的初始化， 控制觸發(fā)脈沖信號的發(fā)射與接收， 計(jì)算車尾與障礙物的距離， 判斷所測距離是否在所對應(yīng)的范圍內(nèi)， 以驅(qū)動(dòng)顯示電路和發(fā)聲電路。主程序流程如圖3 所示。

圖3 主程序流程圖。

　　3.2 超聲波測距

　　算法由于倒車時(shí)汽車的行駛速度較慢， 和聲速相比可以認(rèn)為汽車是靜止的， 因此在系統(tǒng)中可以忽略多普勒效應(yīng)的影響。超聲波測距就是利用其反射特性。超聲波發(fā)射器不斷發(fā)射出某一頻率的超聲波， 遇到障礙物后反射， 當(dāng)超聲波接收器接受到反射信號，將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺?測出發(fā)射波和反射波的時(shí)間（T）， 根據(jù)S=C×T/2即可求得距離（S）。其中C 為超聲波波速， 常溫下取為344m/s。

　　4.結(jié)束語

　　該系統(tǒng)利用了SPCE061A 強(qiáng)大的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理能力， 顯著的提高了可靠性， 度， 此外， 以單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)有著結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、測量誤差小等特點(diǎn)。系統(tǒng)通過LED 點(diǎn)陣可以直觀的顯示出車尾與障礙物的距離， 為駕駛員提供了方便。當(dāng)障礙物距離小于系統(tǒng)設(shè)定的報(bào)警距離時(shí)， 系統(tǒng)點(diǎn)亮提醒指示燈， 并發(fā)出同步語音提示， 及時(shí)提醒司機(jī)剎車， 防止汽車的碰撞或擦傷， 使該系統(tǒng)具有很強(qiáng)的實(shí)用性。

參考文獻(xiàn):

[1]. SPCE061A  datasheet http://m.58mhw.cn/datasheet/SPCE061A+_1082153.html.