基于A(yíng)T89S52單片機的超聲波倒車(chē)雷達系統的設計

摘要：利用超聲波測距原理，出于低成本、高精度的目的，提出了一種基于AT89S52的超聲波倒車(chē)雷達系統的設計方案。硬件部分采用AT89S52單片機作為控制器，主要有超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、溫度檢測電路、LCD顯示電路和報警電路。本文在分析超聲波測距原理的基礎上，給出了實(shí)現超聲波倒車(chē)雷達系統的軟件設計流程圖和硬件設計電路圖。該系統測量精度為lcm，完全能夠滿(mǎn)足汽車(chē)倒車(chē)系統的設計要求。
關(guān)鍵詞：AT89S52：超聲波：溫度補償：測距

0 引言
超聲波是一種在彈性介質(zhì)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(yōu)點(diǎn)，經(jīng)常用于測量距離。本文設計的倒車(chē)雷達系統就是利用超聲波的上述特性做到對倒車(chē)距離實(shí)時(shí)和高精度的檢測，同時(shí)，此系統成本低、設計簡(jiǎn)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(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(guò)程中傳播的時(shí)間來(lái)計算出傳播距離。本文的倒車(chē)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(shí)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(shí)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(shí)間和環(huán)境溫度有關(guān)，在本系統中利用AT89S52中的定時(shí)器測量超聲波傳播時(shí)間，利用DSl8820測量環(huán)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(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(chē)行進(jìn)時(shí)LCD顯示環(huán)境溫度，當倒車(chē)時(shí)，發(fā)射和接收電路工作，經(jīng)過(guò)AT89S52數據處理將距離也顯示到LCD上，如果距離小于設定時(shí)，報警電路會(huì )鳴叫，提醒司機注意車(chē)距。AT89S52是主控芯片，支持在線(xiàn)下載程序，方便調試，有8kB的Flash、32個(gè)I／O口、三個(gè)16位定時(shí)／計數器、八個(gè)中斷源、全雙工UART串行口和看門(mén)狗定時(shí)器等，資源豐富，既滿(mǎn)足了本系統的設計要求，也滿(mǎn)足了日后擴展的需求。

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。本系統利用軟件產(chǎn)生40kHz的超聲波信號，經(jīng)過(guò)74HC04兩次和一次反向放大驅動(dòng)后輸出到CSB40T，如圖2所示。

74HC04是一個(gè)高速CMOS六反相器，具有對稱(chēng)的傳輸延遲和轉換時(shí)間，而相對于LSTTL邏輯IC，它的功耗減少很多。對于HC類(lèi)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。