引 言
suizhezhongguojingjidechixuzengchangheqichejiagedechixuxiajiang
，yuelaiyueduodejiatingyongyoulesijiache。zaixiangshouqichegeirenmendailaibianlidetongshi
，youyudaocheerchanshengdewentiyeriyituchu。juchubutiaozhatongji，15％的汽車事故是由汽車倒車“後視”不(bu)良(liang)造(zao)成(cheng)的(de)。早(zao)期(qi)的(de)倒(dao)車(che)防(fang)撞(zhuang)儀(yi)可(ke)以(yi)測(ce)試(shi)車(che)後(hou)一(yi)定(ding)距(ju)離(li)範(fan)圍(wei)的(de)障(zhang)礙(ai)物(wu)從(cong)而(er)發(fa)出(chu)警(jing)報(bao)，後(hou)來(lai)發(fa)展(zhan)到(dao)根(gen)據(ju)距(ju)離(li)分(fen)段(duan)報(bao)警(jing)。隨(sui)著(zhe)人(ren)們(men)對(dui)汽(qi)車(che)駕(jia)駛(shi)輔(fu)助(zhu)係(xi)統(tong)易(yi)用(yong)性(xing)要(yao)求(qiu)的(de)提(ti)高(gao)，對(dui)汽(qi)車(che)倒(dao)車(che)雷(lei)達(da)的(de)要(yao)求(qiu)也(ye)越(yue)來(lai)越(yue)高(gao)。本(ben)文(wen)設(she)計(ji)的(de)基(ji)於(yu)單(dan)片(pian)機(ji)AT89C51的倒車雷達，采用美國DAL-LAS半導體公司生產的DS18B20單總線型數字溫度傳感器進行溫度補償提高了測距精度，采用OC-MJ12232C_3液晶顯示模塊對車距進行實時顯示和ISD4004語音芯片實現了倒車雷達語音報警的功能，並可以根據距離的不同做出不同的語音提示。由於采用了超聲波專用集成電路芯片LM1812，有效地提高了係統的可靠性和穩定性。

1 超聲波測距原理
超(chao)聲(sheng)傳(chuan)感(gan)器(qi)是(shi)一(yi)種(zhong)將(jiang)其(qi)他(ta)形(xing)式(shi)的(de)能(neng)轉(zhuan)變(bian)為(wei)所(suo)需(xu)頻(pin)率(lv)的(de)超(chao)聲(sheng)能(neng)或(huo)是(shi)把(ba)超(chao)聲(sheng)能(neng)轉(zhuan)變(bian)為(wei)同(tong)頻(pin)率(lv)的(de)其(qi)他(ta)形(xing)式(shi)的(de)能(neng)的(de)器(qi)件(jian)。超(chao)聲(sheng)波(bo)測(ce)距(ju)原(yuan)理(li)是(shi)利(li)用(yong)單(dan)片(pian)機(ji)在(zai)超(chao)聲(sheng)波(bo)傳(chuan)感(gan)器(qi)發(fa)射(she)超(chao)聲(sheng)波(bo)的(de)同(tong)時(shi)單(dan)片(pian)機(ji)的(de)T0計數器開始計數
，當檢測到回波信號後單片機的T0計數器停止計數。測得的時間和聲速相乘就可以得到超聲波往返過程中走過的路程，所以所測距離S為聲波傳輸距離的一半：

 S=Ct／2

式中：S為超聲波發射點與被測障礙物之間的距離；C為聲波在介質中的傳輸速率
；t為超聲波發射到超聲波返回的時間間隔。聲波在空氣中傳輸速率為：
 
式中：T為絕對溫度；C0=331．45 m／s。
采用單片機脈衝計數的方法，可精確測出t的值。假設單片機的機器周期為T機，則有t=NT機
，則測得的距離為：


2 係統硬件電路設計
2．1 係統結構
係統框圖如圖1所示。該係統由單片機控製電路、超聲波發射與接收電路
、溫度補償電路、LCD顯示電路以及語音報警電路等幾部分組成。單片機AT89C51是shi整zheng個ge係xi統tong的de核he心xin部bu件jian，協xie調tiao各ge部bu分fen電dian路lu的de工gong作zuo。單dan片pian機ji在zai超chao聲sheng波bo信xin號hao發fa射she的de同tong時shi開kai始shi計ji時shi，超chao聲sheng波bo信xin號hao在zai空kong氣qi中zhong傳chuan播bo遇yu到dao障zhang礙ai物wu後hou發fa生sheng反fan射she，反fan射she的de回hui波bo信xin號hao經jing過guo處chu理li後hou輸shu入ru到dao單dan片pian機ji的deINTO端產生中斷
，計數器停止計數。通過計數器測得的脈衝數可得到超聲波信號往返所需要的時間，從而達到測距的目的。超聲波探頭選用TCF40-25TR1型收發一體式超聲波傳感器
，諧振頻率為40 kHz；超聲發射與接收電路采用LM1812專業集成電路，不僅外圍元件較少
，電路簡單，而且有更好的穩定性及可靠性
；溫度補償電路采用一線製數字溫度傳感器DS18B20
，利用聲速和溫度之間的關係對聲速進行校正

，從而消除溫度對聲速的影響；語音報警電路采用ISD4004，可實現汽車倒車過程中的語音報警。


2．2 單片機控製電路
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2．2 單片機控製電路
係統控製部分的核心是ATMEL公司生產的AT89C51。AT89C51采用40引腳的雙列直插式封裝(DIP)形式，內部由CPU，4 KB的ROM，256 B的RAM
，2個16位的定時／計數器T0和T1

，4個8位的I／O端口和一個全雙工串行通信口等部分組成。AT89C51單片機具有係統結構簡單，成本低，可靠性高，低功耗等特點。特別是內部集成了4 KB的FLASH程(cheng)序(xu)存(cun)儲(chu)器(qi)，使(shi)單(dan)片(pian)機(ji)係(xi)統(tong)的(de)結(jie)構(gou)更(geng)加(jia)簡(jian)單(dan)，也(ye)使(shi)其(qi)得(de)到(dao)了(le)廣(guang)泛(fan)的(de)應(ying)用(yong)。同(tong)時(shi)
，它(ta)還(hai)具(ju)有(you)高(gao)級(ji)語(yu)言(yan)編(bian)程(cheng)的(de)特(te)點(dian)，指(zhi)令(ling)豐(feng)富(fu)，軟(ruan)件(jian)開(kai)發(fa)簡(jian)單(dan)。AT89C51單片機是整個係統的核心部件，其作用是控製超聲波專用集成芯片LM1812的發射和接收，對計時器的計數結果進行數據處理後送入LCD顯示以及控製語音報警電路工作。

2．3 超聲波發射和接收電路
本係統采用超聲波專用集成電路LM1812作為超聲波發射和接收電路的主控芯片。LM1812是一種通用型超聲波收發器，主要用在各種各樣的測距、定向和通信中。芯片包括一個脈衝調製C類發射器
，一個高增益接收器，一個脈衝調製檢測器及噪音抑製電路。LM1812第1腳外接L1
，C1決定了電路發送或接收的工作頻率
，其工作頻率為：

改變電感L1，電容C1的值可以改變振蕩頻率(本係統中f0為40 kHz)
，最高可達325 kHz。

超聲波發射和接收電路如圖2所示。當LM1812的8腳為高電平時

，LM1812處於發射模式；當8腳為低電平時，LM1812處於接收模式。值得注意的是，單片機到LM1812的連接要進行5～12 V的電平轉換。當LM1812處於發射模式時
，L1，C1振蕩槽路被切換為振蕩模式，振蕩信號經驅動放大後

，由13腳及6腳輸出。6，13腳之間所接變壓器線圈的匝數比是根據TCF40-25TR1型收發一體式超聲波傳感器的阻抗來確定的。實驗證明，變壓器線圈的匝數比大約為4：1時可實現與超聲波發送器阻抗相匹配。超聲波接收器接收到的超聲波信號經電容耦合由4腳輸入，再經內部兩級放大後同由1腳的諧振回路取出的信號一起送到檢測器。當檢測到超聲波回波信號時
，LM1812的14腳(與單片機的INT0端相連)變為低電平
，使單片機的T0計數器停止計數。

2．4 溫度補償電路
溫度補償電路采用了美國DALLAS半導體公司的DS18B20單總線型數字溫度傳感器。單總線即隻用一根信號線來傳輸數據，而且數據傳輸是雙向的，單總線具有“線與”功能
，連接方便，便於擴展。DS18B20集溫度測量、A／D轉換於一體，具有體積小、動態範圍寬

、測量精度高等優點。DS18B20和單片機接口電路如圖3所示。