基于超聲波檢測(cè)的倒車?yán)走_(dá)設(shè)計(jì)

倒車?yán)走_(dá)（Car Reversing Aid Systems）的全稱是“倒車防撞雷達(dá)”，也稱“泊車輔助裝置”，是汽車泊車安全輔助裝置，能以聲音或者更為直觀的顯示告知駕駛員周圍障礙物的情況，解除了駕駛員泊車和起動(dòng)車輛時(shí)前后左右探視所引起的困擾，并幫助駕駛員掃除了視野死角和視線模糊的缺陷，提高了安全性。

系統(tǒng)工作原理

倒車?yán)走_(dá)只需要在汽車倒車時(shí)工作，為駕駛員提供汽車后方的信息。由于倒車時(shí)汽車的行駛速度較慢，和聲速相比可以認(rèn)為汽車是靜止的，因此在系統(tǒng)中可以忽略多普勒效應(yīng)的影響。在許多測(cè)距方法中，脈沖測(cè)距法只需要測(cè)量超聲波在測(cè)量點(diǎn)與目標(biāo)間的往返時(shí)間，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，因此本系統(tǒng)采用了這種方法。

如圖1所示，駕駛員將手柄轉(zhuǎn)到倒車檔后，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)，超聲波發(fā)送模塊向后發(fā)射40kHz的超聲波信號(hào)，經(jīng)障礙物反射，由超聲波接收模塊收集，進(jìn)行放大和比較，單片機(jī)AT89C2051將此信號(hào)送入顯示模塊，同時(shí)觸發(fā)語音電路，發(fā)出同步語音提示，當(dāng)與障礙物距離小于1m、0.5m、0.25m時(shí)，發(fā)出不同的報(bào)警聲，提醒駕駛員停車。

圖1 系統(tǒng)工作原理框圖

圖2 超聲波發(fā)送模塊電路

硬件設(shè)計(jì)

1 超聲波發(fā)送模塊設(shè)計(jì)

超聲波發(fā)送器包括超聲波產(chǎn)生電路和超聲波發(fā)射控制電路兩個(gè)部分，超聲波探頭（又稱“超聲波換能器”）選用CSB40T，可采用軟件發(fā)生法和硬件發(fā)生法產(chǎn)生超聲波。前者利用軟件產(chǎn)生40kHz的超聲波信號(hào)，通過輸出引腳輸入至驅(qū)動(dòng)器，經(jīng)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)后推動(dòng)探頭產(chǎn)生超聲波。這種方法的特點(diǎn)是充分利用軟件，靈活性好，但需要設(shè)計(jì)一個(gè)驅(qū)動(dòng)電流在100mA以上的驅(qū)動(dòng)電路。第二種方法是利用超聲波專用發(fā)生電路或通用發(fā)生電路產(chǎn)生超聲波信號(hào)，并直接驅(qū)動(dòng)換能器產(chǎn)生超聲波。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是無須驅(qū)動(dòng)電路，但缺乏靈活性。

本設(shè)計(jì)采用第一種方法產(chǎn)生超聲波，電路設(shè)計(jì)如圖2所示。40kHz的超聲波是利用555時(shí)基電路振蕩產(chǎn)生的。其振蕩頻率計(jì)算式為f=1.43/((R ₉+2