郭博煊　程至鏹　劉光輝　劉振洋　曾星鈞

【摘? 要】目前汽車產(chǎn)量越來越多，普及面也愈發(fā)廣泛，許多新手司機(jī)上路時(shí)，遇到狹窄路況以及與其他車輛回車時(shí)，容易與其發(fā)生剮蹭于是設(shè)計(jì)這款超聲波距離檢測(cè)儀，用來提醒司機(jī)與障礙物所間隔的距離。

通過設(shè)計(jì)這個(gè)超聲波測(cè)距儀，準(zhǔn)確測(cè)得自身與障礙物之間的距離，當(dāng)與障礙物距離縮短到一定范圍內(nèi)，儀器發(fā)出警報(bào)聲并伴隨有紅燈閃爍，隨著距離的縮短，警報(bào)聲與紅燈閃爍的頻率加快，當(dāng)與障礙物之間的距離為零時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，讓車輛停止。

【關(guān)鍵詞】超聲波測(cè)距，車輛距離，警報(bào)，超聲波傳感器，Arduino，Arduino Uno

第1章? 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

§1.1 設(shè)計(jì)背景

針對(duì)新手上路在會(huì)車時(shí)或通過狹窄路況時(shí)無法正確掌握自身車輛兩側(cè)與障礙物水平距離，導(dǎo)致剮蹭現(xiàn)象的產(chǎn)生，于是設(shè)計(jì)此超聲波距離檢測(cè)系統(tǒng)。

§1.2 設(shè)計(jì)目標(biāo)

本產(chǎn)品可以讓車主時(shí)刻明白自己再通過狹窄路況時(shí)自身車輛側(cè)面與障礙物的準(zhǔn)確距離，當(dāng)遇到回車等狀況時(shí)，能夠有效避免兩輛車過近發(fā)生的剮蹭現(xiàn)象，導(dǎo)致?lián)p失。

§1.3 實(shí)現(xiàn)功能

在未到警報(bào)距離（十厘米）時(shí)，只監(jiān)測(cè)車身兩側(cè)與障礙物的水平距離，并實(shí)時(shí)反饋于車輛的儀表盤上。當(dāng)?shù)竭_(dá)警報(bào)距離時(shí)，小于十厘米大于五厘米時(shí)，系統(tǒng)閃爍紅燈，蜂鳴器發(fā)出警報(bào)聲;當(dāng)車輛側(cè)邊距離小于五厘米大于零厘米時(shí)，系統(tǒng)閃爍紅燈頻率加快，蜂鳴器報(bào)警加快;當(dāng)自身車輛距離到達(dá)零厘米時(shí)，系統(tǒng)紅燈常亮，蜂鳴器一直警報(bào)，同時(shí)舵機(jī)會(huì)工作，對(duì)車輛產(chǎn)生減速效果，使車輛停止。

§1.4 設(shè)計(jì)內(nèi)容

硬件部分則為系統(tǒng)的各類傳感器，顯示距離的LCD屏，報(bào)警時(shí)的LED燈以及蜂鳴器等。軟件部分則是傳感器收集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸入主板，經(jīng)由主板進(jìn)行處理之后變?yōu)閿?shù)字信號(hào)輸出與LCD屏幕，顯示數(shù)字，當(dāng)數(shù)字小于一定值之后，控制LED的引腳由低電平轉(zhuǎn)化為高電平輸出，則紅燈亮，控制蜂鳴器的引腳由高電平轉(zhuǎn)化為低電平，蜂鳴器工作，發(fā)出警報(bào)聲。整個(gè)系統(tǒng)建立在傳感器的基礎(chǔ)之上，由傳感器錄入信息，再經(jīng)轉(zhuǎn)換，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸入系統(tǒng)，再經(jīng)由系統(tǒng)將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出至各個(gè)器件上，實(shí)現(xiàn)目的。

第2章? 項(xiàng)目總體設(shè)計(jì)

§2.1 開發(fā)平臺(tái)

§2.1.1 Arduino

Arduino是一款便捷靈活、方便上手的開源電子原型平臺(tái)。包含硬件（各種型號(hào)的Arduino板）和軟件（ArduinoIDE）。它構(gòu)建于開放原始碼simple I/O介面版，并且具有使用類似Java、C語言的Processing/Wiring開發(fā)環(huán)境。主要包含兩個(gè)的部分：硬件部分是可以用來做電路連接的Arduino電路板;另外一個(gè)則是Arduino IDE，你的計(jì)算機(jī)中的程序開發(fā)環(huán)境。Arduino能通過各種各樣的傳感器來感知環(huán)境，通過控制燈光、馬達(dá)和其他的裝置來反饋、影，響環(huán)境。板子上的微控制器可以通過Arduino的編程語言來編寫程序，編譯成二進(jìn)制文件，燒錄進(jìn)微控制器。對(duì)Arduino的編程是通過 Arduino編程語言（基于 Wiring）和Arduino開發(fā)環(huán)境（基于 Processing）來實(shí)現(xiàn)的。基于Arduino的項(xiàng)目，可以只包含Arduino，也可以包含Arduino和其他一些在PC上運(yùn)行的軟件，他們之間進(jìn)行通信（比如 Flash，Processing，MaxMSP）來實(shí)現(xiàn)。

§2.1.2 Arduino的特點(diǎn)

（1）跨平臺(tái)。Arduino IDE可以在Windows、Macintosh OS X、Linux三大主流操作系統(tǒng)上運(yùn)行，而其他的大多數(shù)控制器只能在Windows上開發(fā)。

（2）簡(jiǎn)單清晰。Arduino IDE基于processing IDE開發(fā)。對(duì)于初學(xué)者來說，極易掌握，同時(shí)有著足夠的靈活性。Arduino語言基于wiring語言開發(fā)，是對(duì) avr-gcc庫的二次封裝，不需要太多的單片機(jī)基礎(chǔ)、編程基礎(chǔ)，簡(jiǎn)單學(xué)習(xí)后，你也可以快速的進(jìn)行開發(fā)。

（3）開放性。Arduino的硬件原理圖、電路圖、IDE軟件及核心庫文件都是開源的，在開源協(xié)議范圍內(nèi)里可以任意修改原始設(shè)計(jì)及相應(yīng)代碼。

§2.1.3 Arduino功能

可以快速使用Arduino與Adobe Flash，Processing，Max/MSP，Pure Data，SuperCollider等軟件結(jié)合，作出互動(dòng)作品。Arduino可以使用現(xiàn)有的電子元件例如開關(guān)或者傳感器或者其他控制器件、LED、步進(jìn)馬達(dá)或其他輸出裝置。Arduino也可以獨(dú)立運(yùn)行，并與軟件進(jìn)行交互。

§2.1.4 C語言

Arduino語言是建立在C/C++基礎(chǔ)上的，其基礎(chǔ)是C語言，Arduino語言只不過把AVR單片機(jī)（微控制器）相關(guān)的一些參數(shù)設(shè)置都函數(shù)化，不用我們?nèi)チ私馑牡讓?，讓不了解AVR單片機(jī)（微控制器）的朋友也能輕松上手。

§2.2 軟件設(shè)計(jì)

軟件流程圖

參考文獻(xiàn)：

[1]Jeremy Blum，Arduino 魔法書：實(shí)現(xiàn)夢(mèng)想的工具和技術(shù)[M]. 電子工業(yè)出版社，2014

[2]Steven F.Barrett，Arduino高級(jí)開發(fā)權(quán)威指南[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2014

[3]高顯生，AVR單片機(jī)入門與速成攻略.機(jī)械工業(yè)出版社，2014

[4]鄭人杰，計(jì)算機(jī)軟件測(cè)試技術(shù)[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，1992

[5]蔡睿， Arduino的原理及應(yīng)用[J].電子設(shè)計(jì)工程，2012，20（16）：1-3

[6]孟紅兵，果樹微氣候無線監(jiān)測(cè)儀的研制[J].電子技術(shù)與軟件工程，2014.9

[7]蔡卓凡，基于Arduino和Android教室移動(dòng)巡檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子科技，2014，27（5）：1-4

[8]陶玲.在開放式系統(tǒng)環(huán)境下的趣味交互裝置研究設(shè)計(jì)[D].無錫：江南大學(xué)，2008

（作者單位：河南科技大學(xué)開元校區(qū)）