基于超声波测距的图形显示倒车雷达设计

摘要：本文介绍了以51单片机为控制器,LCD12864为显示设备,使用多个超声波测距仪实现的的图形显示倒车雷达的设计方法。

关键词：单片机 超声波测距 图形显示 倒车雷达

1、引言

倒车雷达也称之为“泊车辅助装置”,它能以声音或者图形信息告知驾驶员车后盲区障碍物的情况,帮助驾驶员扫除视野死角和视线模糊,提高了安全性。目前,在国内只有部分高档车配有倒车雷达,更多的车型在这方面还是空缺。本课题就是针对市场上中低档车型设计的一种低成本、高灵活性、高可靠性、易于控制、性能优良的倒车雷达。

2、系统硬件设计

本文设计的图形显示倒车雷达以STC89C52单片机为控制器,通过四个超声波测距仪检测车尾距障碍物的距离,根据测得的距离在图形点阵液晶LCD12864上绘出汽车与障碍物的相对位置,同时显示出各个方向上测得的距离。并辅以发光二极管和蜂鸣器对低于安全距离的情况产生声光报警信号。其系统框图如图1所示。

图1 系统构成框图

本系统使用了四个超声波传感器,其中B和C用于测量车尾正后方障碍物的距离,A和D与车身呈45度夹角,用于测量车身测面与障碍物的距离,四个超声波探测器均使用压电式超声波传感器。

显示器使用了工业用图形点阵液晶显示模块LCD12864,使用52单片机以八位并行方式驱动,刷屏速度较快,能实时显示出车身与障碍物之间的相对距离。

3、系统软件设计

在本系统中,绘制任意矩形和将超声波测得距离值转化为坐标值是软件的核心。

绘制矩形的设计方法很多,但为了适合本系统的需求,绘制矩形的程序设置了5个入口参数。其函数原型如下所示:

Any_Rec_LCD12864(char X1,char Y1,char Y2,char L,char W)

其中,X1、Y1表示矩形的一个顶角坐标,Y2表示另一个顶角的纵坐标,L表示矩形的长度,W表示矩形的宽度。通过这五个参数,即可确定一个矩形的位置、尺寸、倾斜方向等信息。在本系统中,最关键的在于通过这五个参数确定X2以及另外两个点的坐标。在这里采用了近似算法,即图形绘制出来之后并不是严格意义上的矩形,但由于简化了计算,节省了系统运行时间,而且显示的图形偏差不太大。

障碍物与车身之间的距离由四个超声波测距模块测得,将四个超声波测得的距离值转化成绘图用的坐标是软件的核心。我们设定超声波A测得距离值为X1,超声波B测得距离值为Y1,超声波C测得距离值为Y2,超声波D测得距离值为X2。由于测距模块与车身呈45度夹角,因此,车身左后角与障碍物的距离为,右后角与障碍物的距离为,y1、y2用于确定车身倾斜的斜率,并使用y1与y2中较小的一个作为车身后方距离障碍物的距离。经过以上转化,即可得到矩形两个个顶点的坐标A（,y1y2?y1:y2）,由于矩形的长度和宽度为已知量,因此,结合绘制矩形函数,即可在LCD12864中绘制出一个可以随测得距离变化的矩形。其函数如下:

Any_Rec_LCD12864(+W,y1y2?y1:y2,L,W)

4、结语

本设计提出了一种泊车辅助装置的低成本,高可靠性的设计方案。采用独特的算法,巧妙的使用四个超声波探头测距,并将其转化为绘图区域中的坐标。系统在小车上模拟测试,运行稳定可靠,能快速准确的反映出车身与障碍物之间的距离,从而达到辅助泊车的目的。

参考文献

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