基于溫度補償的超聲波倒車(chē)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(jìn)行障礙物有效距離的探測已在很多領(lǐng)域得到應用。不過(guò)，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(chē)倒車(chē)測距儀的研制中，充分考慮到環(huán)境溫度對超聲波傳播速度的影響，通過(guò)溫度補償方法予以校正,具有較高的測量精度，并能實(shí)時(shí)顯示及語(yǔ)音播報車(chē)后障礙物距離,讓司機視聽(tīng)結合，更加人性化。整機電路具有結構簡(jiǎn)單、工作穩定可靠、測量誤差小等特點(diǎn)。

超聲波倒車(chē)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(fā)射模塊、超聲波接收模塊、DS18B20溫度補償模塊、液晶顯示模塊、語(yǔ)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(fā)射模塊
采用NE555芯片產(chǎn)生40kHz的振蕩方波，單片機通過(guò)NE555復位端來(lái)控制超聲波的發(fā)送。由于NE555最大能夠產(chǎn)生200mA的輸出電流，發(fā)射信號功率有限，需經(jīng)NE5532AF構成的功率放大電路后，產(chǎn)生足夠的功率推動(dòng)超聲波的發(fā)射，這樣才能滿(mǎn)足發(fā)射距離的要求。超聲波發(fā)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(fā)生器

圖3 功率放大電路

2 超聲波接收模塊
采用LM567鎖相環(huán)電路，當接收信號在LM567的鎖定頻率范圍內時(shí)，LM567的輸出端會(huì )從高電平跳變?yōu)榈碗娖?，此信號作為單片機的中斷信號，從而超聲波從發(fā)射到接收的時(shí)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(jìn)行溫度檢測時(shí), 都是用溫度傳感器將溫度轉化為電量后, 經(jīng)調理電路, 由ADC轉換成數字量進(jìn)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(jiǎn)單，溫度測量準確度高。

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

5 語(yǔ)音播報模塊
采用數碼語(yǔ)音芯片ISD2560做語(yǔ)音錄放部分。此芯片錄放時(shí)間長(cháng)達60s，可實(shí)現語(yǔ)音的分段錄取、組合回放和循環(huán)播放，而且不必使用專(zhuān)門(mén)的ISD語(yǔ)音開(kāi)發(fā)設備。芯片采用多電平直接模擬量存儲專(zhuān)利技術(shù)，省去了ADC和DAC。每個(gè)采樣值直接存儲在片內單個(gè)EEPROM單元中，因此能夠非常真實(shí)、自然地再現語(yǔ)音、音樂(lè )、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(jiǎn)單、使用方便。語(yǔ)音播報電路如圖5所示。