超声波防撞系统设计：双接收头与单片机控制

该文介绍了一种基于单片机控制的防撞小车系统，利用双超声波接收头进行前方物体的定位和距离测量。系统通过超声波发射和接收信号，经由单片机处理，计算出与障碍物的距离，并判断其是否位于小车行驶路径上。 在系统设计中，主要包含以下几个关键知识点： 1. **超声波传感技术**：超声波传感器用于发射和接收超声波，通过测量超声波从发射到接收的时间，可以计算出与障碍物的距离。超声波在空气中的传播速度会受温度影响，因此系统还集成了18B20测温模块，以修正超声波速度，提高测距精度。 2. **单片机控制**：文中采用AT89S52单片机作为核心控制器，负责产生40KHz的方波信号驱动超声波传感器，并通过外中断0口检测返回信号。此外，单片机还处理数据计算，包括距离计算和方位判断。 3. **硬件组成**：系统硬件包括超声波传感器、反相器7404、红外检测集成芯片CX20106、4位LED数码管显示电路（采用74LS244和8550驱动）、以及18B20温度传感器。 4. **距离计算与方位判断**：通过两个超声波接收头的数据，单片机计算出物体到每个接收端的距离（z1、z2），然后通过计算两个距离的差值（z2-z1），结合预设的参数d（两接收头之间的距离）和h（障碍物与小车的垂直距离），来判断物体是否位于小车行径的路线上。通过设定阈值（如4cm），当z2-z1的差值超过阈值时，表明障碍物可能偏离小车中心，从而实现防撞功能。 5. **算法控制**：算法的关键在于优化计算过程，避免复杂的数学推导，通过距离差的增函数特性，快速判断物体位置，节省单片机的处理时间。 6. **几何关系分析**：通过图形分析（图3和图4），作者展示了z2-z1与l（前方障碍物与小车的水平距离）之间的关系，以及各物理量之间的几何联系，这有助于理解算法的逻辑和防撞判断的依据。 这个基于双超声波接收头的防撞小车系统设计巧妙地结合了超声波传感、单片机控制和简单的几何分析，实现了高效且准确的前方障碍物检测和防撞功能。