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最小单片机系统的超声波测距的设计

摘要：本设计设计了最小单片机系统,放弃了设计了复杂的超声波发射电路和回波

接收电路设计,采用了必威体育精装版的HC-SR04超声波收发模块,能够有效改变现有超声波测距信号传

递较慢的现状,耗能低,测量精确,生产成本较低,适用于大规模推广使用。基于单片机的超声波

测距设计,结构简单,方便使用,精确度高,能够有效的降低障碍物检测到预警的时间,大大提高

超声波测距的实用价值。

关键词：STC89C52RC;单片机;超声波测距;

1超声波测距原理概述

倒车雷达系统是否能够很好的实现其功能,在利用超声波进行测距的时候,首先要就

需要深入的研究超声波传感器,熟悉其工作原理,才能够更好的实现超声波倒车雷达系统的设

计,所述超声波传感器是用超声波作为信息传输媒介的传感器装置,是通过将其他形式的能量

转化为超声能的器件。

声波反射是超声波测量距离的原理,利用超声波测量距离,当超声波发射探头发射超

声波的同时开始计时,当超声波遇到车后的障碍物的时候,超声波反射回来,然后被超声波接

收探头接到,同时停止计时,我们即可通过超声波的传播速度和发射时间和接收时间,进行障

碍物和车辆的距离测算。

因此,在利用超声波测距的时候,尤其是超声波应用到倒车雷达系统的时候,就需要

测量预期的距离,所以超声波就需要设定在一个合理的频率里,才能够更好的进行距离测算,

因此少超声波的反射和超声波的接收电路就需要更好的设计,本设计经过综合考虑,选取了

HC-SR04超声波收发模块作为超声波的测距系统核心构件,经过实验证明,超声波在倒车雷达

测距的时候,超声频率设置为40KHz,其测距效果最佳。

2系统方案的思路

依据超声波的测距原理,为更好的进行倒车雷达设计,本设计首先设计单片机最小系

统,然后形成了以单片机为核心结构的倒车雷达系统架。下图为本设计的设计思路图。

2系统构建与方案设计

2.1系统设计要求

根据超声波倒车雷达的设计思路,在系统构建的时候,将倒车雷达系统分为控制系统

和显示预警系统和超声波测距系统三个部分。

2.1.1控制系统的方案设计

在控制系统的选择时,由于设计到相关的数据处理,实时控制等问题,因此主控模块

的选择,在整个系统的设计中尤为重要,不仅要求成本较低,结构较小,能耗低,还要求其具有强

大的抗干扰能力,且内置有看门狗定时器,以变于在使用的时候,程序自动复位,同时要求其执

行指令的速度快,数据处理速度快,因此,本设计综合以上因素,在设计中决定采用8位

STC89C52单片机作为控制系统核心结构。

图2超声波倒车雷达设计思路图

2.1.2显示预警系统方案设计

在倒车雷达系统中,显示器的选择至关重要,不仅要求能够达到倒车雷达显示的需要,

还要求和适用于车内,因此,作为广泛应用的显示装置,在选择的时候,主要考虑成本和单片机

接口的实际需要,本设计根据设计需要,选用1602液晶屏作为显示器,驾驶员在倒车的时

候,1602液晶屏能够通过输出图形和数字为驾驶员进行警示。

预警装置采用的蜂鸣器报警,通过设定的安全距离,进行蜂鸣警示,达到提醒驾驶员

的安全倒车的目的。

2.1.3超声波测距系统方案的确定

由于超声波传感器在测距的时候,受到的影响因素较多,因此,选择合适的超声波传

感器就是倒车雷达的关键,考虑到汽车在倒车的时候,可能处于各种环境中,因此,本设计建议

将超声波传感器安装在车体的后方,建议安装4-6个,均匀分布,本设计选取灵敏度较高,使用

性能比较稳定的HC-SR04超声波收发模块作为超声波的测距系统核心构件。下图为超声波测

距收发模块的工作框架图

3总结

在本设计中,借鉴了广泛的采取线现有各中倒车雷达系统的优点,充分考虑了整个设

计的各个方面。经过仿真验证,超声波倒车雷达系统的设计能够满足设计要求。故而本设计

是稳定可靠的。

参考文献

刘鑫,朱靖玉.基于单片机的倒车雷达的设计.电子设计工程,2012,01:94-97.