基于51單片機(jī)的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的設(shè)計

0 引言
超聲波是一種在彈性介質(zhì)中的機(jī)械震蕩，由于其指向性強(qiáng)、能量消耗緩慢、傳播距離較遠(yuǎn)等到優(yōu)點，經(jīng)常用于測量距離。本文設(shè)計的倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)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(tǒng)成本低、設(shè)計簡單、精度和穩(wěn)定性好，有望得到廣泛的應(yīng)用，從而減少交通事故的發(fā)生。

1 超聲波測距原理
超聲波測距原理是利用超聲波從發(fā)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?yán)走_(dá)系統(tǒng)采用反射接收回波方式。設(shè)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(huán)境溫度；cO為絕對溫度時的速度，是常數(shù)。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(huán)境溫度有關(guān)，在本系統(tǒng)中利用AT89S52中的定時器測量超聲波傳播時間，利用DSl8820測量環(huán)境溫度，從而提高測距精度。

2 硬件設(shè)計
2．1 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計
如圖1所示，本系統(tǒng)硬件部分由AT89S52控制器、超聲波發(fā)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(jìn)時LCD顯示環(huán)境溫度，當(dāng)?shù)管嚂r，發(fā)射和接收電路工作，經(jīng)過AT89S52數(shù)據(jù)處理將距離也顯示到LCD上，如果距離小于設(shè)定時，報警電路會鳴叫，提醒司機(jī)注意車距。AT89S52是主控芯片，支持在線下載程序，方便調(diào)試，有8kB的Flash、32個I／O口、三個16位定時／計數(shù)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(tǒng)的設(shè)計要求，也滿足了日后擴(kuò)展的需求。

2．2 超聲波發(fā)射電路
超聲波發(fā)射器包括超聲波產(chǎn)生電路和超聲波發(fā)射控制電路兩部分，超聲波探頭選用CSB40T?？刹捎密浖l(fā)生法和硬件方法產(chǎn)生超聲波。本系統(tǒng)利用軟件產(chǎn)生40kHz的超聲波信號，經(jīng)過74HC04兩次和一次反向放大驅(qū)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(zhuǎn)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。