超声波倒车雷达的设计

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1、超声波倒车雷达的设计报告设计时间：2014-12-10至2015-1-10设计任务：利用单片机、三个超声波测距模组实现超声波倒车雷达，要求具有以下功能：1）可以语音提示探测范围内（0.2-0.5m,0.5-1m,1-2m）的障碍物；2）语音提示可以指明哪一个方向（或者区域内）有障碍物在探测范围内；3）利用三个LED发光二极管表示三个传感器探测范围内是否有障碍物。一、倒车雷达的产生背景倒车雷达又称泊车辅助系统，是汽车泊车安全辅助装置，能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况，解除了驾驶员泊车和起动车辆时前后左右探视所引起的困

2、扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷，提高了安全性。超声波测距由于能够进行非接触测量和相对较高的测量精度，越来越被人们所重视。10二、倒车雷达的设计方案当超声波接收电路接收到距离信号时，又经过运算放大器转化为直流电压信号与设定的基准电压信号进行比较；当信号电压大于基准电压时，比较器输出正脉冲，传给单片机，将距离数字显示子LED数码显示管上，电压信号再转化为声音信号通过超声波发射电路以声音的形式发射，提醒驾驶员。1、超声波测距1）超声波测距原理超声波测距是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射和接收回波的

3、时间差t,然后求出距离S=Ct/2，其中C为超声波波速。由于超声波也是一种声波，其声速C与温度有关。在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速式基本不变的。如果测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法加以校正。声速确定后，只要测得超声波往返的时间，，即可求的距离。这就是超声波测距仪的机理。10通过超声波发射装置发出超声波，根据接收器接到超声波时的时间差就可以知道距离了。这个与雷达测距原理相似。超声波发射器向某一个方向发射超声波，在发射时刻同步开始进行计时，超声波子空气中传播，途中碰到障碍物就立刻返回，超声波接收器收到反射波就立即停止计时

4、。超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距离障碍物的距离（s），即S=340t/2。2）其测量盲区在以传感器脉冲反射方式工作的情况下，电压很高的发射电脉冲子激励传感器的同时也进入接收部分。此时，在短时间内放大器的放大倍数会降低，甚至没有放大作用，这种现象称为阻塞。不同的检测仪阻塞程度不一样。根据阻塞区内的缺陷会使结果不准确，有时甚至不能发现障碍物，这是需要注意并加以改善的。由于发射电脉冲自身有一定的宽带，加上放大器有阻塞问题，在靠近发射脉冲一段时间范围内所要求发现的缺陷往往不能被发现的这段距

5、离，称为盲区。2、超声波传感器1)超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。10超声波探头主要由压电晶片组成，既可以发射超声波，也可以接收超声波。小功率超声探头多作探测作用。它有许多不同的结构，可分直探头（纵波

6、）、斜探头（横波）、表面波探头（表面波）、兰姆波探头（兰姆波）、双探头（一个探头反射、一个探头接收）等。图1三、硬件电路设计超声波倒车雷达系统设计有超声波发射电路、超声波接收电路、电源电路、温度测量电路、声报警电路、单片机显示电路及显示报警电路组成，该系统的核心部分为性能较好的AT89C51单片机。101）超声波发射电路此部分是利用超声波专业发生电路或通用发生电路产生超声波信号，并直接驱动换能器产生超声波。这种方法的优点式无需驱动电路，但它的灵活性比较低。主要是由74LS04和超声波换能器构成。单片机P1.0端口输出40KHZ的方波信

7、号，一路经一级反向器送到超声波换能器的一个电极，另一个经两级反向器后送到超声波换能器的另一个电极，用这种推挽形式将方波信号加到超声波换能器的两端可以提高发射强度。如图2：2）超声波接收电路10超声波接收器包括超声波接收探头、信号放大电路及波形变换电路三部分。超声波探头要与发射探头的频率一致，两者使用对应的型号。由于经探头变换后的正弦波电信号非常弱，因此必须经放大电路放大。正弦波信号不能被单片机直接接收，必须经过波形变换。图31）电源电路.图四.101）超声波显示及控制部分电路将使用51系列单片机中典型芯片AT89C51。图五.2）报警

8、电路报警电路由一个蜂鸣器和一个PNP三极管和三个发光二极管构成。传感器在车后方左中右，放置三个，探测0.2-0.5m，0.5-1m，以及1-2m的障碍物；能指明在探测范围内是否有障碍物；用数码管显示出障碍物的距离，当在探