基于溫度補償的超聲波倒車測距儀的研制

超聲波具有方向性好，穿透能力強，易于獲得較集中的聲能，根據超聲波這些特性進行障礙物有效距離的探測已在很多領域得到應用。不過，超聲波在空中傳播速度深受溫度的影響，若不考慮此項因素，測量的精確度很難得到保證。

在這一汽車倒車測距儀的研制中，充分考慮到環境溫度對超聲波傳播速度的影響，通過溫度補償方法予以校正,具有較高的測量精度，并能實時顯示及語音播報車后障礙物距離,讓司機視聽結合，更加人性化。整機電路具有結構簡單、工作穩定可靠、測量誤差小等特點。

超聲波倒車測距儀整機電路
本系統整機電路采用單片機AT89S52做主控單元，其他部分包括超聲波發射模塊、超聲波接收模塊、DS18B20溫度補償模塊、液晶顯示模塊、語音播報模塊等。整機框架如圖1所示。

圖1 系統框架

1 超聲波發射模塊
采用NE555芯片產生40kHz的振蕩方波，單片機通過NE555復位端來控制超聲波的發送。由于NE555最大能夠產生200mA的輸出電流，發射信號功率有限，需經NE5532AF構成的功率放大電路后，產生足夠的功率推動超聲波的發射，這樣才能滿足發射距離的要求。超聲波發生電路如圖2所示，功率放大電路如圖3所示。

圖2 超聲波發生器

圖3 功率放大電路

2 超聲波接收模塊
采用LM567鎖相環電路，當接收信號在LM567的鎖定頻率范圍內時，LM567的輸出端會從高電平跳變為低電平，此信號作為單片機的中斷信號，從而超聲波從發射到接收的時間差即可得到準確測量。根據公式S=V*T/2即可得到所測距離。超聲波檢測電路如圖4所示。

圖4 超聲波檢測電路

3 溫度補償模塊
目前, 大多數溫度測控系統在進行溫度檢測時, 都是用溫度傳感器將溫度轉化為電量后, 經調理電路, 由ADC轉換成數字量進行后續處理。這種電路結構復雜、調試煩瑣、精度易受元器件參數的影響。

本設計中采用溫度傳感器DS18B20模塊，該傳感器自帶模數轉換可直接使用。因其外部電路簡單，溫度測量準確度高。

4 液晶顯示模塊
采用液晶LCD12864用來顯示測距信息，內容方便直觀，而且可以顯示相關提示信息，更加人性化。

5 語音播報模塊
采用數碼語音芯片ISD2560做語音錄放部分。此芯片錄放時間長達60s，可實現語音的分段錄取、組合回放和循環播放，而且不必使用專門的ISD語音開發設備。芯片采用多電平直接模擬量存儲專利技術，省去了ADC和DAC。每個采樣值直接存儲在片內單個EEPROM單元中，因此能夠非常真實、自然地再現語音、音樂、音調和效果聲，避免了一般固體錄音電路因量化和壓縮造成的量化噪聲和“金屬聲”。另外，ISD2560控制電平與TTL電平兼容，接口簡單、使用方便。語音播報電路如圖5所示。