描述
倒车雷达(Car Reversing Aid Systems)全称为倒车防撞雷达，又称停车辅助装置，是汽车停车安全辅助装置，可通过声音或更直观的显示告知驾驶员周围障碍物，缓解驾驶员停车和启动车辆，帮助驾驶员消除视野死角和视力模糊缺陷，提高安全性。
系统工作原理
倒车雷达只需在汽车倒车时工作，为驾驶员提供汽车后部的信息。由于汽车在倒车时行驶缓慢，与声速相比，可以认为汽车是静止的，因此多普勒效应的影响可以忽略在系统中。在许多测距方法中，脉冲测距方法只需要测量测量点和目标之间超声波的往返时间，因此该系统采用了这种方法。
如图1所示，司机将手柄转移到倒车档后，系统自动启动，超声波发送模块向后发射40kHz超声信号由超声接收模块收集，通过障碍物反射进行放大和比较AT89C当与障碍物的距离小于1时，2051将该信号发送到显示模块，触发语音电路并发出同步语音提示m、0.5m、0.25m发出不同的报警声，提醒司机停车。
图1 系统工作原理框图
图2 模块电路发送超声波
硬件设计
1 、超声发送模块设计
超声波发送器包括超声波生成电路和超声波发射控制电路，选择超声波探头(又称超声波传感器)CSB40T，超声波可以通过软件发生和硬件发生产生。前者使用软件生成400个kHz超声信号通过输出引脚输入驱动器，驱动探头产生超声信号。该方法的特点是充分利用软件，灵活性好，但需要设计100个驱动电流mA上述驱动电路。第二种方法是利用超声波专用发生电路或通用发生电路产生超声波信号，并直接驱动传感器产生超声波。该方法的优点是不需要驱动电路，但缺乏灵活性。
本设计采用第一种方法产生超声波，如图2所示。40kHz555时基电路振荡产生超声波。振荡频率计算为f=1.43/((R 9 2·R 10)·C 5)。将R 10可调电阻设计的目的是调整信号频率，使其与换能器相匹配40kHz固有频率一致。为保证555时基具有足够的驱动能力，应采用 12V电源。CNT单片机控制超声发射控制信号。
图3 超声接收模块电路
2、 超声接收模块设计
超声波接收器包括三部分：超声波接收探头、信号放大电路和波形变换电路。超声探头必须采用与发射探头相对应的型号，关键是频率要一致，本设计采用CSB40R，否则，接收效果会受到无法产生共振的影响，甚至无法接收。由于探头变换后的正弦波电信号非常弱，须通过放大电路放大。单片机不能直接接收正弦波信号，必须进行波形变换。根据上述原理，单片机只需要第一次回波。接收电路的设计可路或通用电路设计接收电路，如图3所示。
当超声波在空气中传播时，其能量衰减与距离成正比，即信号越近，信号越弱，通常在1mV～1V之间。当然，不同接收探头的输出信号强度也不同。由于输入信号的范围较大，对放大电路的增益提出了两个要求：一是放大增益以满足小信号的需要；二是放大增益以满足信号变化范围较大的需要。此外，由于输入信号为正弦波，因此必须将放大电路设计为交流放大电路。为减少负电源的使用，放大电路采用单电源供电，信号放大和变换采用一块LM324通用操作放大器，前三级为放大器设计，后一级为比较器设计。LM324可双电源或单电源工作，满足使用要求。为满足交流信号的需要，各级放大器采用电阻电路进行电平偏移，即图3中的电阻电路C7、C21、C22和C24，容量均为10μF，在单电源条件下放大交流信号。对于交流信号，电容为短路，因此前三级放大电路的增益为10。当距离较近时，两级放大的增益可以输出足够强度的信号。信号饱和可能发生在第三级，但当距离较远时，必须使用三级放大。合理调节电位器R选择比较基准电压，使测量更加准确稳定。
图4 语音电路
3、 语音电路设计
语音报警是指当倒车雷达检测到的距离小于设定的安全值时，语音电路设计如图4所示。M3720是一个单声闪光灯报警音效集成电路，存储在芯片中，可以直接驱动蜂鸣器声音或通过外部功率放大器三极管驱动扬声器声音，也可以驱动一个LED闪烁。芯片各引脚功能为：5脚VDD；1脚VSS分别是电源输入端和负端，VDD电压3～3.5V；8脚X和1脚Y分别是芯片外部振荡电阻器；6脚TG为触发控制端，低电平触发有效；3脚BZ和2脚BB分别为报警音效输出端，可直接连接压电陶瓷蜂鸣器。如果驱动扬声器，则由三脚驱动BZ端引出；4脚L为闪光输出端，可直接驱动LED发光。
4、软件设计
AT89C2051单片机及其开发应用系统具有语言简单、可移植性好、表达能力强、结构化设计、计算机硬件直接控制、代码生成质量高、使用方便等优点。该系统的主程序处于键控循环工作模式。当手柄转移到倒车档时，主程序开始调用测量子程序、显示子程序和语音提示子程序，完成整个测试提示过程，如图5所示。
5、结束语
本文设计的倒车雷达系统是保证汽车倒车安全的辅助系统。超声波通过超声波探头发出，采用高速单片机计算距离，增加温度补偿电路，提高距离计算精度。液晶显示器可以直观地显示温度和距离，为驾驶员提供便利。倒车时，当汽车与障碍物之间的距离小于我们设定的安全距离时，系统会通过语音集成电路发出报警，提醒驾驶员防止碰撞或划伤。
责任编辑：gt
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