基于单片机的倒车防撞预警系统设计和实现

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1、基于单片机的倒车防撞预警系统设计和实现韦穗林<广西水利电力职业技术学院广西南宁530023)摘要：汽车倒车防撞预警系统是汽车泊车辅助装置。系统由超声波发射与回波接收电路、超声波电信号放大电路、单片机控制电路、显示电路和声音报警电路组成，根据超声波测距原理，实现倒车防撞预警。给出了硬件各单元电路图，软件主要模块的流程图，说明设计过程和工作原理。采用通用型单片机作为控制电路，方便功能扩展，充分利用单片机的内部资源，外围元件少，电路简洁、成本低、实用性强。关键词：倒车雷达；超声波测距；单片机；硬件电路；软件设计文章编号：1

2、004—373X(2009)21—16中图分类号：TP29文献标识码：A引言汽车倒车防撞预警系统即是俗称的倒车雷达，是汽车泊车辅助装置。在汽车倒车时，倒车雷达采用超声波测距原理探测汽车尾部离障碍物的距离，当汽车尾部离障碍物的距离达到探测范围时，倒车雷达通过数码管实时动态显示距离。当汽车尾部离障碍物的距离达到设定的安全警告值时，倒车雷达发出报警声，以警示驾驶员，辅助驾驶员安全倒车。现在生产的中高档小轿车大多数都配置有倒车雷达，而出于节省成本等方面的考虑，经济型小轿车、大客车等其他车辆都没有配置倒车雷达。有市场需求的产品

3、，必然会带动产品的开发设计。倒车雷达电路种类较多，本文介绍基于单片机控制的倒车雷达系统，该系统采用通用型单片机作为控制电路。方便系统功能扩展。系统电路主要采用集成器件构成，外围元件少，电路简洁、调试方便、成本低，利于商品化生产。1系统组成及工作原理倒车防撞预警系统由四路收发一体封闭(防水)型超声波传感器及其超声波发射与回波接收电路、超声波电信号放大电路、单片机控制电路、LED数码管显示电路和蜂呜器声音报警电路组成。系统组成框图如图1所示。当汽车倒车时由倒车换挡装置自动接通系统电源，系统上电复位，进入工作状态。单片机编

4、程产生一串40kHz的矩形脉冲电压，经四选一模拟开关加到超声波发射与回波接收电路，经放大驱动超声波传感器发射出超声波，同时单片机开始计时。发射出的超声波碰到障碍物后形成反射波，部分反射波返回作用于超声波传感器，经超声波传感器的声／电转换，变成微弱的电信号．该微弱的电信号经放大、整形产生负跳变电压，向单片机发出中断申请。单片机收到中断申请的信号后，立即响应中断，执行外部中断服务程序，停止计时，得到超声波发送和返回的时间丁．计算出发射点离障碍物的距离n1S，即：S一(C·T)／2。C是超声波在空气中速度，在常温25℃时，

5、C约为346m／s。若发射出的超声波在测距范围内未遇到障碍物，直到单片机定时中断产生，执行定时中断服务程序，选择下一路，依次按后左路、后左中路、后右中路、后右路的顺序继续发射和接收超声波，并经过计算处理。四路探测处理完毕。选择四路中测出的最小距离值通过LED数码管显示出来。当最小距离值小于预先设定的报警距离时，单片机接通蜂呜器的电源，蜂呜器发出报警声。若四路探测无回波中断申请，则显示“一．一一”，表明在安全距离内没有障碍物，再继续下一轮的循环探测处理。2系统硬件电路的设计2．1超声波发射与回波接收电路超声波发射与回波

6、接收电路的主要作用是提高驱动超声波传感器的脉冲电压辐值，有效地进行电／声转换，增大超声波的发射距离。并通过收发一体的超声波传感器将返回的超声波转变成微弱的电信号。超声波发射与回波接收电路如图2所示(画出EFR40RS是收发一体封闭(防水)型超声波传感器，其中心频率fo一(40．0士1．o)kHz，一3dB带宽1kHz。驱动电压峰一峰值要求60～150V。CD4052是双路四选一模拟开关，单片机的P3．4和P3．5端口输出选通信号，单片机的P3．3端口输出一串40kHz的脉冲电压，通过CD4052的X路加到选通的开关三

7、极管Q，基极，经脉冲变压器T，升压至100VP-r左右，驱动超声波传感器EFR40RS发射超声波。发射时的脉冲电压蝠值大小直接影响测距的远近，应采用超声波专用的脉冲变压器。反射回的超声波经原收发～体封闭型超声波传感器变成毫伏级的一串脉冲电信号。由于回波电信号的幅值小，VD3和VD4二极管截止，该信号不会通过T，变压器副边线圈形成短路。VD，和VD：传播二极管也截止[。]，所以回波电信号经R，和C。，通过CD4052的Y路送到超声波电信号放大与整形电路。R。和VD，，VD2组成双向限幅电路，避免发射时的大信号造成超声波

8、放大与整形电路阻塞，甚至损坏电路。2．2超声波电信号放大电路超声波电信号放大电路采用集成电路CX20106A构成旧J。CX20106A是日本索尼公司生产的红外遥控信号接收集成电路。通过外部所接电阻，将其内部带通滤波电路的中心频率，0设置为40kHz，就可以接收放大超声波电信号，并整形输出负脉冲电压。应用电路如图3所示。1脚是超声波电信号输入端，