【正文】 ，他們體型較小，僅從后視鏡來獲取視野指導倒車仍有可能會對讓們造成傷害。據(jù)初步調(diào)查統(tǒng)計，15％的汽車事故是由汽車倒車后視不良造成的。由此，專為汽車倒車泊位設(shè)置的倒車雷達應運而生。超聲波倒車雷達系統(tǒng)一般由超聲波傳感器、控制器和報警裝置等部分組成。 設(shè)計主要內(nèi)容為避免汽車在倒車過程中發(fā)生事故，本文設(shè)計了一種基于AT89C51單片機的超聲波倒車雷達系統(tǒng)。該系統(tǒng)由單片機控制電路、超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路等幾部分組成。單片機在超聲波信號發(fā)射的同時開始計時，超聲波信號在空氣中傳播，在遇到障礙物后發(fā)生反射，反射的回波信號經(jīng)過處理后輸入到單片機的外部中斷口發(fā)生中斷，單片機停止計時。超聲波傳感器選用CSB40T(R)超聲波傳感器，諧振頻率為40KHz；超聲波發(fā)射電路包括超聲波發(fā)射器、驅(qū)動電路等組成；超聲波接收電路包括集成電路CX20106A及外圍電路組成。因此初步計劃在實驗室內(nèi)小范圍的測試。系統(tǒng)硬件部分主要由單片機控制電路、超聲波發(fā)射和接收電路、超聲波接收電路、LCD顯示電路等幾部分組成。圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖 超聲波測距理論分析 超聲波測距原理超聲波是指頻率高于20KHZ的機械波。超聲波傳感器有發(fā)送器和接收器兩種，但是一個超聲波傳感器也可具有發(fā)送和接收聲波的雙重作用。超聲波測距的原理一般采用渡越時間法。單片機使用12MHZ晶振，所以此系統(tǒng)的測量精度理論可以達到毫米級。測距的原理如圖2。距離計算公式為： 其中：d為被測物與測距器的距離 s為聲速的來回路程 c為聲速 t為聲波來回所用的時間由于超聲波也是一種聲波，其聲速v與溫度有關(guān)，下表1列出了幾種不同溫度下的聲速。如果測距精度要求很高，則應通過溫度補償?shù)姆椒右孕Ｕ?。超聲波傳感器是利用超聲波作為信息傳遞媒介的傳感器，它是一種將其它形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)樗桀l率的超聲能或是把超聲能轉(zhuǎn)變?yōu)橥l率的其它形式的能的器件。壓電式傳感器屬于電聲型超聲波傳感器，一般采用雙壓電陶瓷芯片制成，需用的壓電材料較少，價格低廉且非常適用于氣體和液體介質(zhì)中。這種振動在介質(zhì)中的傳播，便會產(chǎn)生超聲波。圖2 超聲波傳感器結(jié)構(gòu)示意圖圖2為超聲波傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)由壓電陶瓷晶片、錐形輻射喇叭、底座、引線、金屬殼及金屬網(wǎng)構(gòu)成，其中，壓電陶瓷晶片是傳感器的核心，錐形輻射喇叭使發(fā)射和接收超聲波能量集中，并使傳感器有一定的指向角，金屬殼可防止外界力量對壓電陶瓷晶片及錐形輻射喇叭的損壞。 超聲波傳感器的應用超聲波傳感技術(shù)應用在生產(chǎn)實踐的不同方面，它在醫(yī)學上的應用主要是診斷疾病，已經(jīng)成為了臨床醫(yī)學中不可缺少的診斷方法。因而推廣容易，受到醫(yī)務工作者和患者的歡迎。在未來的應用中，超聲波將與信息技術(shù)、新材料技術(shù)結(jié)合起來，將出現(xiàn)更多的智能化、高靈敏度的超聲波傳感器。根據(jù)本設(shè)計所處的環(huán)境要求，本系統(tǒng)選用的超聲波傳感器為分體式超聲波傳感器CSB40T(R)，該型號探頭各項參數(shù)為：頻率為 40KHz，阻抗500，靈敏度為 103dB(min)，帶寬在 3dB 時為 ，角度最大值為 (6dB)，靜電容 200010%PF，最大驅(qū)動電壓 150Vpp(10%工作周期)，回波靈敏度為 70dB(min)，聲壓電平 0dB=1uvolt/bar[3]。整個系統(tǒng)以性能較好的AT89C51單片機為核心，控制超聲波傳感器的收發(fā)，并測算距離，同時根據(jù)倒車距離段的不同進行分段語音報警。 單片機主控系統(tǒng)電路設(shè)計 單片機選擇AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲器的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，它為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。圖3 AT89C51外形及引腳排列圖5l系列單片機提供以下功能：4 kB存儲器；256 BRAM；32條I/O線；2個16b定時/計數(shù)器；5個2級中斷源；1個全雙向的串行口以及時鐘電路。掉電方式：保存RAM的內(nèi)容，振蕩器停振，禁止芯片所有的其他功能直到下一次硬件復位。充分利用他的片內(nèi)資源，即可在較少外圍電路的情況下構(gòu)成功能完善的超聲波測距系統(tǒng)。所以本系統(tǒng)的電源電路主要由一個ACDC的+12V電源適配器、兩個三端穩(wěn)壓塊（LM780）、一些濾波電容等組成，輸出+5V電壓[5]。圖4 系統(tǒng)電源電路圖 復位電路在單片機引用系統(tǒng)工作時，除了進入系統(tǒng)正常的初始化之外，當由于程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需按復位鍵以重新啟動。在時鐘電路工作后，只要在單片機的RET引腳上出現(xiàn)24個時鐘震蕩脈沖以上的高電平，單片機便實現(xiàn)初始化狀態(tài)復位。系統(tǒng)的復位電路如圖5所示。該時鐘電路由兩個電容和一個晶體振蕩器組成。在單片機內(nèi)部，它是一個反相放大器的輸入端，這個放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。時鐘電路如圖6所示。發(fā)射電路主要由反相器74ls04和超聲波發(fā)射換能器T構(gòu)成，另一路經(jīng)兩級反向器后送到超聲波換能器的另一個電極，用這種推換形式將方波信號加到超聲波換能器的兩端，可以提高超聲波的發(fā)射強度。上位電阻RR3一方面可以提高反向器74hc04輸出高電平的驅(qū)動能力，另一方面可以增加超聲波換能器的阻尼效果，縮短其自由振蕩時間。圖7超聲波諧振頻率調(diào)理電路 圖8超聲波發(fā)射電路原理圖壓電式超聲波換能器是利用壓電晶體的諧振來工作的。當它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時，壓電晶片會發(fā)生共振，并帶動共振板振動產(chǎn)生超聲波，這時它就是一個超聲波發(fā)生器；反之，如果兩電極問未外加電壓，當共振板接收到超聲波時，將壓迫壓電晶片作振動，將機械能轉(zhuǎn)換為電信號，這時它就成為超聲波接收換能器。 超聲波檢測接收電路集成電路CX20106A是一款紅外接收的專用芯片，廣泛用于視頻系統(tǒng)、家用電器遙控電路以及通信系統(tǒng)等。CX20106A芯片(國內(nèi)同類產(chǎn)品型號為D20106A)是日本索尼公司生產(chǎn)的用于檢測紅外線的專用芯片，常作為家用電器的紅外遙控接收器。CX20106A芯片采用8腳單列直插式塑料超小型封裝，+5v供電，內(nèi)部含可前置放大、自動偏置、限幅放大、帶通濾波、峰值檢波、積分比較及施密特整形輸出等電路。CX20106A是CX20106的改進型，二者之間的主要差別在于電參數(shù)略有不同，CX20106A多用于超聲波測試。7引腳連接單片機的外部中斷，沒有接收到回波時，輸出為高電平，當收到回波后立即變?yōu)榈碗娖?。? CX20106A的引腳說明引腳符號說明引腳1IN超聲波信號輸入端，接超聲波接收探頭，用來檢驗超聲波回波信號。本文RC參數(shù)為R1=，C1=1μF。本文超聲波測距對靈敏度要求相對較高，因此。本文超聲波的頻率為40kHz，取R=210kΩ引腳6－C3與地之間接一個積分電容，一般情況下，標準值為330pF?？紤]到紅外遙控常用的載波頻率38 kHz與測距的超聲波頻率40 kHz較為接近，可以利用它制作超聲波檢測接收電路實驗證明用CX20106A接收超聲波(無信號時輸出高電平)，具有很好的靈敏度和較強的抗干擾能力。圖9超聲波檢測接收電路 數(shù)碼管顯示模塊 本電路的顯示模塊主要由一個4位一體的8段LED數(shù)碼管構(gòu)成，用于顯示測量到的電壓值。S1，S2，S3，S4引腳端為