该文设计了一种基于单片机系统的超声波无线测距检测的倒车雷达，硬件系统由超声波发射、接收模块，单片机处理模块，包括数码管显示和报警模块。软件系统是用C语言编程且采用模块化思想来设计。本设计能够准确的测量雷达与障碍物之间的距离并发出报警声，且能够手动调整两者间距离最小与最大值。
目前，解决汽车倒车不方便的方法有两种：一种是使汽车自动驾驶技术和设备跟上现在车辆的高速发展，然而这项技术目前处于研发阶段，还并不成熟，不能被广泛的应用；一种是基于简单的超声波倒车雷达系统，此系统能够提醒司机倒车时企图接近车身的行人、车辆或周围障碍物的位置，这样可以让司机更快更准确的做出正确的决定，进而杜绝交通事故的发生。
2超声波测距原理
依据接收器R收到超声波时的时间差就能够了解二者间的距离了，与雷达测距原理相似。 超声波发射器向某一方向发射超声波，与此同时在发射信号的那一刻开始计时，超声波在大气中传输时，一经遇到障碍物就会立刻返射回来，当反射波被超声波接收器收到时就马上停止计时。距离的计算公式为：
d=s/2=340t/2 （1.1）
其中d为被测物与测距器的距离，s为声波的来回的路程，t为声波来回所用的时间。
3系统硬件设计
汽车倒车雷达是由超声波发射电路，接收电路，单片机系统，显示电路和报警电路。汽车倒车雷达的核心是一个超声波测距仪。
本设计采用压电式超声波换能器，压电式超声波换能器是利用压电晶体的谐振来工作的。超声波换能器有两个压电晶片和一个共振板，当脉冲信号加在它的两级后，其频率与压电晶片的固有频率一致时，其将会产生共振，且导致共振板发出超声波，此时它即为一个超声波发生器；反之，假如没有外加电压在两级间，且信号没有被共振板接收到时，压电晶片会被挤压作振动，这是能量由机械能转变成电信号，此刻它就成为能量转换器了。倒车雷达的系统由发射模块，接收模块，控制系统，蜂鸣器和数据显示这几部分组成。
超声波发射电路。超声波发射电路原理图如图1所示。40千赫的方波输出信号P1.0端口一路通过反相器到电极换能器的超声波换能器的电平，而另一个路径的两级逆变器向后向超声波换能器的另一个电极。在这样的方波信号被施加到超声波换能器的两端，则超声波的发射强度可以提高。在两个反相器的输出端并联，驱动能力可以提高。上拉电阻R1，R2，可以提高逆变器的输出高74LS04的驱动能力，其他超声换能器可以增大阻尼效果，缩短自由振荡的时间。
图1超声波发射电路
超声波接收电路。集成电路CX20106A红外探测器是一种专用的接收芯片，通常用于制造红外线接收器。考虑到与38千赫频率载波频率接近的40KHz的超声波测距使用的红外遥控器，可以用它制作超声波检测接收电路。实验结果表明，超声波接收器CX20106A（无信号输出高电平）具有高灵敏度和强大的抗干扰能力。超声波接收电路如图4所示。
图2超声波接收电路
单片机系统电路。时钟电路设计采取的是89C52振荡器内在时钟电路。如图3所示。
图3 89C52片内振荡器电路图和内部时钟方式的电路
4系统软件设计
软件设计部分主要包括：中断、显示、延时、距离计算及报警子程序。采用模块化设计，以实现这些功能之间独立和相连。
主程序设计。图4为主程序流程图。主程序首先系统初始化，设置定时器T0工作模式为16位定时计数器模式，把EA允许位置位，且清0端口P0与P2。其次运行超声波发生的子程序，大约0. l ms的延时后，返回的超声波信号的接收可由开启外中断0来实现。
时差测量的子程序。超聲波时差测量是通过端口P1. 0端口发射大概2个左右的信号为超声波40KHz的方波，其宽度为12μs上下，同时打开计数器T0计时；当外中断0检测、接受到返回信号时，INT0变为低电平进入中断并关闭计时器T0。由此可以得出信号由发射到接受所需的实际时间。
这次设计的单片机倒车雷达系统，可以通过按键设定最小值值和最大值来实现一定范围内精确测量，系统默认为0.2m-2m距离，精确度为0.01m。测试结果不仅能准确的显示出两者间的距离，还能发出警报声，达到预定的效果。
（作者单位：九江学院电子学院）
相关热词搜索： 超声波 倒车雷达