基于51單片機的超聲波倒車雷達系統的設計

0 引言
超聲波是一種在彈性介質中的機械震蕩，由于其指向性強、能量消耗緩慢、傳播距離較遠等到優點，經常用于測量距離。本文設計的倒車雷達系統就是利用超聲波的上述特性做到對倒車距離實時和高精度的檢測，同時，此系統成本低、設計簡單、精度和穩定性好，有望得到廣泛的應用，從而減少交通事故的發生。

1 超聲波測距原理
超聲波測距原理是利用超聲波從發射到接收過程中傳播的時間來計算出傳播距離。本文的倒車雷達系統采用反射接收回波方式。設l為測量距離，t為往返時間差，超聲波的傳播速度為c，則有t=2l／c，而聲波在空氣中傳輸速率為。式中T為環境溫度；cO為絕對溫度時的速度，是常數。從上述兩式可以推出，故利用超聲波測量的距離與時間和環境溫度有關，在本系統中利用AT89S52中的定時器測量超聲波傳播時間，利用DSl8820測量環境溫度，從而提高測距精度。

2 硬件設計
2．1 系統硬件總體設計
如圖1所示，本系統硬件部分由AT89S52控制器、超聲波發射電路、接收電路、溫度測量電路，聲音報警電路和LCD顯示電路組成。汽車行進時LCD顯示環境溫度，當倒車時，發射和接收電路工作，經過AT89S52數據處理將距離也顯示到LCD上，如果距離小于設定時，報警電路會鳴叫，提醒司機注意車距。AT89S52是主控芯片，支持在線下載程序，方便調試，有8kB的Flash、32個I／O口、三個16位定時／計數器、八個中斷源、全雙工UART串行口和看門狗定時器等，資源豐富，既滿足了本系統的設計要求，也滿足了日后擴展的需求。

2．2 超聲波發射電路
超聲波發射器包括超聲波產生電路和超聲波發射控制電路兩部分，超聲波探頭選用CSB40T。可采用軟件發生法和硬件方法產生超聲波。本系統利用軟件產生40kHz的超聲波信號，經過74HC04兩次和一次反向放大驅動后輸出到CSB40T，如圖2所示。

74HC04是一個高速CMOS六反相器，具有對稱的傳輸延遲和轉換時間，而相對于LSTTL邏輯IC，它的功耗減少很多。對于HC類型，其工作電壓為2～6V，它具有高抗擾度，可以兼容直接輸入LSTTL邏輯信號和CMOS邏輯輸入。