基于超声波测距原理, 介绍了一种以单片机 MSP430F169为主控制器的倒车防撞报警系统。此系统在汽车倒车时自动启动, 由装置于车尾保险杠上的探头发送超声波, 遇到障碍物产生回波信号,传感器接收到回波信号后经控制器进行数据处理, 判断出障碍物的位置, 达到设定的距离时显示并播报。为了减小测距的误差在数据处理部分还采用了温度补偿和最小二乘法来修正距离。实验表明该倒车系统在 30 cm~500 cm 范围内可实现准确测距, 具有可靠性较高、 外围电路简单、 实用性强等优点。此系统是由硬件电路和软件两大部分组成。

1.硬件电路的功能模块

倒车防撞报警系统的工作原理是 “ 回波测距 ”的原理, 也就是通过测量距离来实现障碍物检测的。它由五个部分构成: 单片机控制模块、 超声波发射模块、 超声波接收模块、 温度补偿和障碍物信息指示模块,各模块所完成的具体功能如下:

( 1)单片机控制模块:

是系统的核心部件, 主要产生 40 kHz脉冲信号、 对超声波在介质中传播的时间进行精确的计时和对各种接口电路进行协调控制。

( 2) 超声波发射模块、 超声波接收模块: 发射超声波信号以及把接收的回波信号转换成相应的电信号, 为单片机计算时间提供依据。

( 3)温度补偿模块: 采集现场的环境温度, 对超声波的传播速度进行补偿, 使得测量值更准确。

( 4)障碍物信息指示模块: 达到设定的危险距离时, 通过数码显示和语音播放来提醒驾驶员。

2.软件设计部分：

软件部分主要是对不同功能模块的程序进行分别编程, 以便调试和移植。在算法上, 对该系统建立数学模型, 对实验数据进行线性拟和, 使得系统的播报距离准确, 以提供较为可靠的指令给驾驶者完成倒车任务; 在软件设计上, 采用模块化设计思想, 由主程序、 温度测量子程序、 距离测量子程序、 显示子程序组成。另外考虑到超声波发射传感器和超声波接传感器相隔很近, 当发射超声波时, 接收传感器会收到余波信号和其他干扰信号, 为了防止系统误测, 提高系统的抗干扰能力, 在测距过程中要延时 4ms再开启外部中断。这里设置一个超时处理程序,当延时一段时间后, 如果外部中断没有响应, 重新发射 40 k H z的脉冲; 如果外部中断 I NTO被响应时定时器立刻停止计时, 再通过相应程序将温度补偿给波速, 从而计算出所测距离, 将最终结果显示