基于单片机的仓储货运车防撞控制与报警系统

许志+马洋锦+王雷

【摘 要】为了避免货运车辆在仓库等类似环境中发生擦碰事故，设计了一种基于US100超声波测距模块和AT89C51单片机的适用于仓储货运车辆的防撞与报警系统。

【关键词】AT89C51单片机；US100超声波模块

0 引言

货运车进入仓库里面时，由于仓库空间狭小，甚至货物堆积比较混乱，导致仓库内部的行驶环境比较恶劣。即使司机在仓库中缓慢小心地行驶，也难免会发生碰撞，导致货物以及车辆地损伤，进而带来不必要地损失。因此，设计一种可以在仓库里面运用的防撞与报警系统就显得比较迫切。因此，本文设计了一种基于单片机的仓储货运车防撞控制与报警系统，该系统可以放置于司机的视线盲区，当车辆与货物达到一定距离时，就可以发出警报并且制动。而AT89C51与US100以及设计的整体电路性能可靠，价格低廉，很适合在仓储环境中使用。

1 系统的基本原理

本系统先利用单片机发出控制信号使US100超声波测距模块发出超声波，再由超声波模块接收遇到障碍物而反射回来的超声波，利用从发出超声波直到接收到反射回来的超声波之间的时间差，单片机就能计算出车辆与货物之间的距离，再利用单片机控制LCD1602显示距离，并酌情进行制动与报警。

2 硬件设计

2.1 超声波模块

本系统所使用的超声波模块是US100超声波测距模块。US100超声波测距模块价格低廉，并且直接利用该模块可以简化硬件电路的设计和软件的设计，使整个系统得以简化。

US100超声波测距模块能进行0—4.5m的非接触测距，其静态功耗低于2mA，由于温度的不同会对超声波测距的结果产生误差，所以该模块还自带温度传感器对电平触发测距方式的结果进行校正，以减小温度造成的误差。US100超声波测距模块具有电平触发测距和串口触发测距两种方式，本系统采用其电平触发测距方式。

US100超声波测距模块获得回响信号后，单片机就能获得超声波从发射出去到遇到障碍物被反射回超声波测距模块所需要的时间，利用公式：

便可计算出超声波测距模块与障碍物之间的距离。

2.2 单片机

由于本系统所需要进行的数据处理和运算较简单，控制外部设备所需要的I/O也比较少，所以选择AT89C51单片机。

AT89C51单片机内部具有两个定时/计数器，在程序设计时正好一个用于控制超声波模块发出超声波，另一个用于产生PWM信号以控制速度。其所具备的I/O端口数与其内部的RAM、ROM空间很适合本系统的开发。并且其程序设计简单，录入方便，可以在不同的仓库环境下很方便地修改程序。AT89C51价格便宜而且性能稳定耐用，很是适合像仓库这种环境比较复杂的场合。

3 软件设计

本系统的软件是基于keil C的單片机C语言。单片机C语言是在C语言的基础上开发的一种适用于对单片机进行编程的语言。相对于传统的汇编语言来说，单片机C语言更加符合正常语言的形式，对程序员的要求大大降低，而且单片机C语言和汇编语言一样具有强大的机器级的控制能力，使系统的运行更加可靠。

本系统的程序中包括了主函数（用于初始化定时器与执行调用函数）、超声波定时器中断函数、距离计算及显示调用函数、PWM速度控制函数。程序的流程图如下：

4 proteus仿真

由图5的仿真结果可知，当距离在1米以上时，电机转动，系统没有减速。

由图6的仿真结果可知，当距离在0.6米（设定阀值）一下时，系统减速至电动机停转。

5 实验结果

由上图7可知，当距离大于设定阀值时，系统未减速（轮胎齿模糊不可见，说明轮胎在转）。

由上图8可知，当系统小于设定阀值时，系统已减速到停止（轮胎齿清晰可见说明轮子不在转）。

6 结束语

该系统已经经过试验验证，系统的可靠性良好，减速和报警措施实施及时，可以运用于实际的生产与生活中。

【参考文献】

[1]林立，张俊亮.单片机原理及应用.北京：电子工业出版社，2014.

[2]郭天祥.51单片机C语言教程.北京：电子工业出版社，2009.

[3]Ivor Horton.C语言入门经典.北京：清华大学出版社，2013.

[4]潘福全，符传聪，魏慧娟，李卫，刘瀛.基于超声波的汽车倒车防撞系统设计.山东：青岛理工大学，2010.

[5]刘权. 基于STC单片机的汽车防撞系统.江苏：苏州大学敬文书院，2015.

[6]石爱平，杜玉杰.基于单片机的汽车防撞预警系统.山东：滨州学院，2008.

[7]王伟杰.基于单片机的汽车防撞激光预警系统设计.国营大众机械厂第一研究所，2010.

[8]江登银.汽车自动防撞雷达系统的研究.江西：江西理工大学，2011.

[责任编辑：朱丽娜]