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基于单片机的倒车雷达设计现代电子技术

作者：赵曰峰马艳艳

来源：《现代电子技术》2012年第10期

摘要：在此设计了一种基于单片机的倒车雷达系统，该系统采用超声波传感器将40kHz

的机械波发射到空气中，经障碍物反射后被超声波传感器接收，对接收后的信号进行放大，并

对其进行信号处理。最后将处理后的信号输入到单片机中，通过单片机的显示器输出距离，并

比较输出距离与1m，0.5m的关系，分别发出不同的警报，即通过单片机及其外围部件测量

车和障碍物间的距离，最终实现引导驾驶员倒车的功能。经测试，该系统具有精确度高，成本

低等优点。

关键词：超声波；STC89c51；报警系统；倒车

中图分类号：文献标识码：A文章编号：

基金项目：国家自然科学青年基金，山东省科技攻关计划课题

（2009G）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。本课题研究超声波在空气中传播速度为340m/s，运用超声波

进行距离的检测，误差小，成本也低，具有实用性等优点。

硬件设计1

本文设计的倒车雷达系统原图如图1所示。

图1系统原理框图硬件主要有超声波发射和接收电路，单片机处理电路，显示电路和警报

电路。

超声波发射电1.1路

通过单片机产生40kHz的脉冲，经过三级放大器后传递给超声波发射传感器，超声波发

射传感器采用CSB40T，传感器将接收到的脉冲信号经过内部振荡器转化为机械波在空气中传

播。超声波是指频率高于20kHz的机械波。发射和接收超声波的装置叫作超声波传感器。超

声波传感器利用压电效应将电能和超声波进行转化，发射超声波时转化电能，接收超声波时，

将振动的超声波转化为电信号。

单片机P1.0产生40kHz的脉冲，脉冲宽度为12.5μ，s把脉冲波传出的同时打开To计时

器，计算超声波在空气中的时间。通过定时器1产生40kHz的脉冲，用示波器测来决定定时

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器的初始值。脉冲经由74HC04放大后传给CSB40T传感器，74HC04具有对称的传输延迟和

转换时间，是一个高速CMOS六反相器，CSB40T就把超声波发射出去。

超声波接收电路1.2

超声波以机械波的形式传播，而单片机只能处理脉冲波，所以超声波经过接收传感器后既

要通过放大又要经过整流。超声波接收电路包括超声波传感器，放大器，滤波整形等电路。

空气中的超声波能量低所以要经过放大后才不会被噪声淹没，所以放大器增益要够大并且

增益可调，而超声波接收传感器型号要与发射探头一致，这样会选择性的接收40kHz机械

波，从而滤除其他频率的噪声。整形电路就是将接收到的机械波通过比较器转化为单片机可接

受的脉冲波，用脉冲波的第一个上升沿去接D触发器的时钟，这样就可以将触发器的Q的非

接单片机的外部中断，外部中断设置为下降沿触发，这样就把车与障碍物之间的传播时间测出

来了。放大器采用通用的LM324，每一级放大倍数为10，比较器采用LM393。LM324系列器

件为价格便宜的带有真差动输入的四运算放大器，采用2个内部补偿，二级运算放大器，第一

级不仅完成增益功能，还完成电平移动和减小跨导的功能。而且，单电源模式下无论是输入器

件还是差动到单端变换器都不会饱和，第二级含标准电流源负载放大器级。图2为一级放大

器。

图2一级放大器LM393是由2个独立的高精度电压比较器的集成电路，失调电压低，无

论电源大小，电源消耗的电流都很低，即使是单电源供电，比较器的共模输入电压范围接近地

电平。它具有的独特的优点是，双电源供电时，它能兼容CMOS逻辑电路。具有成本低优

点。本文采用方案一。图3为比较整流器。

图3比较整流器1.3报警电路

采用常用的蜂鸣器，如果计算出的距离小于1m大于0.5m时，蜂鸣器间断性的发出滴滴

声，当距离小于0.5m时，蜂鸣器连续的响，以提示驾驶员倒车时注意间距。也可以采用自动