倒车雷达设计

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1、倒车雷达的设计09 电气 罗卿 柯文华 孙斌具有语音播报的倒车雷达本系统以 AT89S51 掌握器为核心、40KHz 方波信号升压电路、超声波放射换能器、超声波接收换能器、信号放大与整形电路、液晶显示模块、键盘掌握电路、语音播报电路、测温电路。由本系统构建的超声波测距仪具有测量准确，显示便捷，操作敏捷，反响快速，使用便利，系统工作稳定，耗电量低等很多特点。一、倒车雷达的主要功能概述实时显示测量距离；实时显示当前环境温度；距离 1.5m 开头语音播报测量距离,此后每变化 0.2m 均报告之当距离小于 1.5m 蜂鸣器报警当距离小于 0.5m 输出紧急停顿的灯光警示具有开机音乐及语音提示倒车语音留

2、意提示,0.3m 时则紧急告示具有语音播报使能掌握；使用 4 节AA 干电池供电；二、倒车雷达的主要技术指标测量距离：0.25m-3.5m测温范围：-55-125 测量距离准确度：+-15cm 实时播报声音功率：0.5W工作电流：100mA(min)、110mA(max) 输入电源电压：DC6V二 方案论证(一)超声波放射方案方案一根本模拟电路搭建 用根本门电路、模拟电路来产生 40kHz 的方波， 电路构造简单，稳定性差，故障系数大，不易调试。图 1 并联非门的推挽放射电路方案二单片机产生方波并承受非门推挽电路驱动 用单片机掌握产生40kHz 方波，产生的波形平稳。且由于使用软硬件结合的方式

3、，所以电路构造简洁、调试也相对便利。与第一种方案比较优点是格外明显的。我们选择了其次种方案。承受并联非门的推挽电路如图 2可以防止放射波形的畸变，虽然由于电源电压是 5V，放射到超声波换能器的电压不会大于5V，在这种放射电压下不能测量到很远的距离。但对于倒车雷达来说,足以到达要求.如图 1 所示.二接收电路的方案比较、设计与论证方案一、将接收到的信号承受两级放大电路后，经锁相环LM567 选频后送到单片机的外部中断入口如图 4，由于系统要使用单电源供电，所以要使用单电源的高带宽的运算放大器。对于运算放大器要为其供给偏置电压以保证其有适宜的静态工作点，这样电源电压的波动就会引入很大的噪声，对于远

4、距离的回波信号就无法放大，与此同时锁相环 LM567 的响应也格外灵敏，即使其它 40KHz 的波形也可以使其触发，外界空间的电磁也可能产生干扰，系统工作可能不稳定。因此我们不承受这个方案。方案二、承受集成接收芯片对超声波回波信号进展放大与整形，在这里我们承受 SONY 公司生产的红外接收专用芯片CX20226A电路如图 5 所示，由于它的接收频率在 38KHz， 与超声波回波频率 40KHz 较为接近。CX20226A 内部集成了前置放大与限幅放大，总增益可达 80dB，带通滤波电路，峰值检波，噪声抑制电路，自动增益掌握电路和波形整形电路。可以通过调整外部的电容C1 调整它的接收灵敏度，调整

5、外部电阻R3 可以的调整它的接收中心频率与增益，它工作稳定，灵敏度高，功耗小，接收回波力量强，所以我们承受这个方 案作为接收电路。图 2 基于CX20226A 的超声波接收电路三显示模块方案方案一段码显示。段码显示需要特地的驱动，增大了硬件电路，调试不易。而且用段码表示不够直观，因此不承受这种方案方案二单片机掌握 1602 液晶显示。掌握局部集成在单片机内软件调试， 硬件集成度大，为本方案所承受。四测温模块方案方案一 热电阻测温 热电阻测量温度,精度和灵敏度都可以,但是它的电阻值与温度的线性关系不好.不便用数字的方法处理。方案二 热电偶测温热电偶是温度测量中应用最广泛的一种传感器 .在一般的测

6、量和掌握中,常用于中高温的温度检测.在测量中需要温度的冷端补偿,在数字电子中实现不便利 。方案三 用 DS18B20 温度传感器实现测温。上述两种方案还都必要 A/D 转换器。温度传感器 DS18B20，它是 1-wire 设备。1-wire 单总线是Maxim 全资子公司Dallas 的一项专有技术。与目前多数标准串行数据通信方式，如SPI/I2C/MICROWIRE 不同，它承受单根信号线，既传输数据位，又传输数据位的定时同步信号，而且数据传输是双向的。DS18B20 可以测量-55-125之间的温度，测量精度可达 0.0625，是一个很好的温度传感器。大多数 1-wire 器件不需要额外

7、的供电电源，可直接从单总线上获得足够的电源电流即寄生供电方式。它具有节约I/O 口线资源、构造简洁、本钱低廉、便于总线扩展和维护等诸多优点。图 3 DS18B20 测温电路五语音播报电路语音播报电路承受信息储存器件ISD1420 ChipCorde 技术的芯片，它具有高质量，短周期的录放音电路。承受 CMOS 工艺，内部包含片上时钟，麦克前置放大器，自动增益掌握， 带通滤波器，平滑滤波器和功率放大器。录制的信息存放在片内的EEPROM 中，断电后可以长期保存。ISD1420 能实现 20s 的录放音, 并有分段录放功能.符合系统的要求。图 4 ISD1420 语音播报电路四、 超声波测距的原理

8、超声波测距的方法有多种，如相位检测法，声波幅值检测法和来回时间检测法等。相位检测法虽然精度高，但检测范围有限：声波幅值检测法易受反射波的影响。本系统承受超声波来回时间检测法，其原理是：检测从超声波放射器发出的超声波，经气体介质的传播到接收器的时间即来回时间。来回时间与气体介质中的声速相乘再除以2 就是测量的距离。即Lvt/2要想通过测量超声波传播的时间准确确定距离，声速v 必需准确选定。实际上声速随介质， 温度，压力等变化而变化。一般条件下，由于大气压力变化很小，因此传播速度主要受温度 的影响。在我们的设计测距系统中承受测量温度的方法补偿声速，即用测温元件测量实际环 境温度修正声速。空气中的声

9、速与温度的关系近似用下式表示：V=331.4+0.607Tm/sT要想准确测量目标还要能够准确的计定超声波的传播时间计时的最小时间单位要越小越好，我们在这里承受单片机的定时器来计时，单片机用11.0592MHz 晶振，计时最小单位是 1.09uS，计算所测距离可以准确到大约 0.0001m,这样所能实现的测量精度完全可以满足我们的设计要求。五、 倒车雷达的系统组成倒车雷达由电源电路，微掌握器，超声波放射电路，超声波接收电路，测温电路，语 音播报电路，液晶显示电路，蜂鸣器及灯光电路组成。微掌握器负责产生 40Khz 方波，计算回波时间，温度采集，播放语音，数据处理，最终把计算结果送到LCD 显示

10、屏上，微掌握器是整个系统的核心器件。六、倒车雷达的软件设计本倒车雷达的软件设计承受了目前比较流行的编程语言C 语言，由于 C 语言是面对使用者的高级语言，它通俗易懂，书写便利，给我们的编程设计带有很大的便利，我们的编程速度与效率与得到了很大的提高。尤其是在数据运算处理方面，C 语言显示出了巨大的优越性。下面是程序设计的流程图：七、测试数据及测试结果分析1测量距离：0.25m3.50m反射目标是 2030cm 的木板，使用光学试验导轨标尺校准。对 0.5 米的目标测量的数据：0.53m 对 1.00 米的目标测量的数据：1.04m 对 1.50 米的目标测量的数据：1.54m 对 2.00 米的目标测量的数据：2.05m 对 2.50 米的目标测量的数据：2.56m 对 3.0 米的目标测量的数据：3.06m2、最大测量距离：3.50在空旷场所测量墙壁3、工作电流：100mA4、LCD 显示清楚,稳定,示数平稳变化.5、各LED 指示灯均能正常工作，指示正常6、实时播报声音功率：0.5W7、测量温度精度：0.0625以上各项技术指标均满足了设计的要求，电路各种参数设计合理，工作稳定，性能良好。