汽车倒车雷达系统的设计与实现

【摘 要】本文给出了一种以AT89C51单片机和超声波测距为核心， 低成本、高精度、带微型化数字显示的汽车倒车雷达系统的设计方法和思路。

【关键词】超声波；测距；单片机

1 背景及意义

超声波是指频率高于20kHz的声波，属于机械波的范畴，遵循一般机械波在弹性介质中的传播规律，如在介质的分界面处发生反射和折射现象，在进入介质后被介质吸收而发生衰减等，正是因为有这些性质，使得超声波可以用于距离的测量，随着经济的发展，科技水平的不断提高，电子测量技术应用越来越广泛，超声波测量精度高，成本低，性能稳定则备受青睐，超声波测距技术被广泛的应用于人们生活和工作中。

2 系统设计

硬件电路的设计主要包括单片机系统及显示电路、超声波发射电路和超声波检测接收电路三部分。单片机采用AT89C51或其兼容系列。采用12MHz高精度的晶振，以获得较稳定时钟频率，减小测量误差。单片机用P1.0端口输出超声波换能器所需的40kHz的方波信号，利用外部中断0口监测超声波接收电路输出的返回信号，通过定时器计算回响信号宽度，并换算成距离。显示部分采用SMC 1602液晶屏进行数据显示。根据距离判断是否启动报警。其系统结构框图如图1所示：

图1 汽车倒车雷达系统总体结构框图

3 工作原理

本系统的核心是超声波测距，然后根据测量距离判断是否需要预警。超声波测距的原理是利用超声波的发射和接受，根据超声波传播的时间来计算出传播距离。实用的测距方法有两种：一种是在被测距离的两端，一端发射，另一端接收的直接波方式，适用于身高计；另一种是发射波被物体反射回来后接收的反射波方式，适用于测距仪。此次设计采用反射波方式，先以一个控制口发一个10μS以上的高电平，然后在接收口等待高电平输出，一有输出就开启定时器计时，当此口变为低电平时读定时器的值，这段高电平持续的时间就为此次测距的时间，测试距离=（高电平时间*声速（340M/S））/2。其工作原理图如图2所示：

图2 汽车倒车雷达系统工作原理图

4 总结

本设计的最终结果是产生超声波，实现超声波的发送与接收，从而实现利用超声波方法测量物体间的距离，以数字的形式显示测量距离，并可根据实际需要自行设置危险预警距离。根据测量范围要求不同，可适当调整与接收换能器并接的滤波电容的大小，以获得合适的接收灵敏度和抗干扰能力。

该系统抗干扰能力强、实时性良好，经过系统扩展和升级，可以有效地解决汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控和预警。

【参考文献】

[1]胡萍.超声波测距仪的研制[J].计算机与现代化，2003，10.

[2]时德刚.超声波测距的研究[J].计算机测量与控制，2002，10.

[3]华兵.MCS-51单片机原理应用[M].武汉：华中科技大学出版社，2002，05.