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：128bytes内部ram，2kbyteseprom，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±1khz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。