基于AT89S52单片机的超声波倒车雷达系统的设计

摘要：利用超声波测距原理，出于低成本、高精度的目的，提出了一种基于AT89S52的超声波倒车雷达系统的设计方案。硬件部分采用AT89S52单片机作为控制器，主要有超声波发射电路、超声波接收电路、温度检测电路、LCD显示电路和报警电路。本文在分析超声波测距原理的基础上，给出了实现超声波倒车雷达系统的软件设计流程图和硬件设计电路图。该系统测量精度为lcm，完全能够满足汽车倒车系统的设计要求。
关键词：AT89S52：超声波：温度补偿：测距

0 引言
超声波是一种在弹性介质中的机械震荡，由于其指向性强、能量消耗缓慢、传播距离较远等到优点，经常用于测量距离。本文设计的倒车雷达系统就是利用超声波的上述特性做到对倒车距离实时和高精度的检测，同时，此系统成本低、设计简单、精度和稳定性好，有望得到广泛的应用，从而减少交通事故的发生。

1 超声波测距原理
超声波测距原理是利用超声波从发射到接收过程中传播的时间来计算出传播距离。本文的倒车雷达系统采用反射接收回波方式。设l为测量距离，t为往返时间差，超声波的传播速度为c，则有t=2l／c，而声波在空气中传输速率为。式中T为环境温度；cO为绝对温度时的速度，是常数。从上述两式可以推出，故利用超声波测量的距离与时间和环境温度有关，在本系统中利用AT89S52中的定时器测量超声波传播时间，利用DSl8820测量环境温度，从而提高测距精度。

2 硬件设计
2．1 系统硬件总体设计
如图1所示，本系统硬件部分由AT89S52控制器、超声波发射电路、接收电路、温度测量电路，声音报警电路和LCD显示电路组成。汽车行进时LCD显示环境温度，当倒车时，发射和接收电路工作，经过AT89S52数据处理将距离也显示到LCD上，如果距离小于设定时，报警电路会鸣叫，提醒司机注意车距。AT89S52是主控芯片，支持在线下载程序，方便调试，有8kB的Flash、32个I／O口、三个16位定时／计数器、八个中断源、全双工UART串行口和看门狗定时器等，资源丰富，既满足了本系统的设计要求，也满足了日后扩展的需求。

2．2 超声波发射电路
超声波发射器包括超声波产生电路和超声波发射控制电路两部分，超声波探头选用CSB40T。可采用软件发生法和硬件方法产生超声波。本系统利用软件产生40kHz的超声波信号，经过74HC04两次和一次反向放大驱动后输出到CSB40T，如图2所示。

74HC04是一个高速CMOS六反相器，具有对称的传输延迟和转换时间，而相对于LSTTL逻辑IC，它的功耗减少很多。对于HC类型，其工作电压为2～6V，它具有高抗扰度，可以兼容直接输入LSTTL逻辑信号和CMOS逻辑输入。