基于51單片機(jī)的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

0 引言
超聲波是一種在彈性介質(zhì)中的機(jī)械震蕩，由于其指向性強(qiáng)、能量消耗緩慢、傳播距離較遠(yuǎn)等到優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)常用于測(cè)量距離。本文設(shè)計(jì)的倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)就是利用超聲波的上述特性做到對(duì)倒車距離實(shí)時(shí)和高精度的檢測(cè)，同時(shí)，此系統(tǒng)成本低、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、精度和穩(wěn)定性好，有望得到廣泛的應(yīng)用，從而減少交通事故的發(fā)生。

1 超聲波測(cè)距原理
超聲波測(cè)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(jì)算出傳播距離。本文的倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)采用反射接收回波方式。設(shè)l為測(cè)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(duì)溫度時(shí)的速度，是常數(shù)。從上述兩式可以推出，故利用超聲波測(cè)量的距離與時(shí)間和環(huán)境溫度有關(guān)，在本系統(tǒng)中利用AT89S52中的定時(shí)器測(cè)量超聲波傳播時(shí)間，利用DSl8820測(cè)量環(huán)境溫度，從而提高測(cè)距精度。

2 硬件設(shè)計(jì)
2．1 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)
如圖1所示，本系統(tǒng)硬件部分由AT89S52控制器、超聲波發(fā)射電路、接收電路、溫度測(cè)量電路，聲音報(bào)警電路和LCD顯示電路組成。汽車行進(jìn)時(shí)LCD顯示環(huán)境溫度，當(dāng)?shù)管嚂r(shí)，發(fā)射和接收電路工作，經(jīng)過(guò)AT89S52數(shù)據(jù)處理將距離也顯示到LCD上，如果距離小于設(shè)定時(shí)，報(bào)警電路會(huì)鳴叫，提醒司機(jī)注意車距。AT89S52是主控芯片，支持在線下載程序，方便調(diào)試，有8kB的Flash、32個(gè)I／O口、三個(gè)16位定時(shí)／計(jì)數(shù)器、八個(gè)中斷源、全雙工UART串行口和看門狗定時(shí)器等，資源豐富，既滿足了本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，也滿足了日后擴(kuò)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(tǒng)利用軟件產(chǎn)生40kHz的超聲波信號(hào)，經(jīng)過(guò)74HC04兩次和一次反向放大驅(qū)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(duì)稱的傳輸延遲和轉(zhuǎn)換時(shí)間，而相對(duì)于LSTTL邏輯IC，它的功耗減少很多。對(duì)于HC類型，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(hào)和CMOS邏輯輸入。