基于AT89C2051的智能型汽車防撞報(bào)警器的設(shè)計(jì)

介紹了AT89C2051單片機(jī)的性能及特點(diǎn)，及以其為核心的一種低成本、高精度、微型化、數(shù)字顯示的汽車防撞報(bào)警器。
　　
該防撞報(bào)警器利用超聲波及集成霍爾元件實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車的測(cè)距和測(cè)速，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。文章給出了報(bào)警器的硬件電路原理及軟件設(shè)計(jì)。
　　
隨著現(xiàn)代生活節(jié)奏的加快，交通事故發(fā)生的頻率也在增加，為提高汽車運(yùn)行的安全性，本文介紹一種單片機(jī)控制的汽車防撞報(bào)警系統(tǒng)。該裝置將單片機(jī)的實(shí)時(shí)控制及數(shù)據(jù)處理功能，與超聲波的測(cè)距技術(shù)、傳感器技術(shù)相結(jié)合，可檢測(cè)汽車運(yùn)行中后方障礙物與汽車的距離及汽車車速，通過(guò)數(shù)顯裝置顯示距離，并由發(fā)聲電路根據(jù)距離遠(yuǎn)近情況發(fā)出警告聲。
　　
1　超聲波測(cè)距原理
　　
超聲波測(cè)距的原理是，通過(guò)不斷檢測(cè)超聲波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波，從而測(cè)出發(fā)射超聲波和接收到回波的時(shí)間差T，然后求出距離S=C×T/2，其中，C為超聲波波速，常溫下取為344m/s。聲速確定后，只要測(cè)得超聲波往返的時(shí)間，即可求得距離。
　　
2　測(cè)速原理
　　
汽車車速的測(cè)量是通過(guò)霍爾集成傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。即，將裝有永久磁鐵的轉(zhuǎn)盤的輸入軸與車輪的轉(zhuǎn)軸相連，當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)盤隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)，轉(zhuǎn)盤上的永久磁鐵會(huì)經(jīng)過(guò)霍爾集成傳感器，從而在霍爾集成傳感器的輸入端得到一個(gè)磁信號(hào)，如果轉(zhuǎn)盤不停轉(zhuǎn)動(dòng)，霍爾集成傳感器便會(huì)輸出轉(zhuǎn)速信號(hào)?？梢哉f(shuō)，對(duì)汽車車速的測(cè)量實(shí)質(zhì)上是對(duì)轉(zhuǎn)速信號(hào)的頻率的測(cè)量。
　　
3　控制器AT89C2051的功能與特點(diǎn)
　　
AT89C2051是一個(gè)低功耗、高性能的CMOS8位微處理器，與MCS-51系列指令集和引腳兼容，具有以下特點(diǎn)：128 bytes內(nèi)部RAM，2Kbytes EPROM，15根I/O線，2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，5個(gè)兩級(jí)中斷源，1個(gè)全雙工串行口，一個(gè)片內(nèi)精密模擬比較器和片內(nèi)振蕩器，低功耗的閑置和掉電模式。工作電壓范圍4.25V～5.5V，工作頻率取12MHz。
　　
AT89C2051中的兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器寄存器T0和T1，作定時(shí)器時(shí)，可計(jì)數(shù)機(jī)器周期，計(jì)數(shù)頻率為振蕩頻率的1/12;作計(jì)數(shù)器時(shí)，可對(duì)外部輸入引腳P3.4/T0和P3.5/T1上出現(xiàn)從1至0的變化時(shí)增1，計(jì)數(shù)頻率為振蕩頻率的1/24。
　　
4　硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該報(bào)警器由控制系統(tǒng)、超聲波發(fā)射電路、接收電路、測(cè)速電路、報(bào)警電路、LED顯示電路組成，電路原理框圖見(jiàn)圖1。
　　


超聲波發(fā)射電路由CC7555時(shí)基電路和超聲波發(fā)射探頭組成。單片機(jī)AT89C2051的P1.7引腳控制CC7555時(shí)基電路產(chǎn)生40kHz的頻率信號(hào)給超聲波發(fā)生器，由超聲波探頭發(fā)射的超聲波射向障礙物。利用超聲波測(cè)距具有以下特點(diǎn)：測(cè)量靈敏度高，穿透力強(qiáng)，測(cè)量速度快，測(cè)量角度大，可對(duì)較大范圍內(nèi)的物體進(jìn)行檢測(cè)。
　　
超聲波接收電路由超聲波接收探頭、放大器和整形器組成。由障礙物反射回來(lái)的超聲波經(jīng)接收探頭，變換為電脈沖信號(hào)，再由放大器、整形器放大和整形后送入到單片機(jī)AT89C2051的P3.2引腳。放大器宜選用有足夠增益和較低噪聲的寬帶放大器，以保持脈沖信號(hào)尤其是前沿不發(fā)生畸變，提高測(cè)距的精度。