数控技术 基于单片机的倒车雷达系统设计 莫玉华 （Ｚ－＊－￣省常州技师学院电气工程系江苏常州２１３０３１） 摘要：随着我国经济的飞速发展，交通运输车辆的不断增多，倒车事故发生的频率变得极高，鉴于此，“倒车雷达”应运而生，大大降低倒车事故 的发生。本文介绍了以单片机ＡＴ８９ｓ５２为核心的倒车雷达系统。主要实现的功能是：当汽车倒车时，启动单片机及外部传感器实现距离测量，当所测 得的距离小于预设的安全距离时，启动报警电路并且通过显示模块可随时查看车与障碍物的距离。有效避开可能对倒车造成危害的障碍物和行人。 关键词：超声波倒车雷达单片机 中图分类号：ＴＮ９５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００７—９４１６（２０１４）０１．０００４．叭 １绪论 本课题研究的是利用超声波传感器来测量距离，从而达到蜂鸣 器报警来提醒车主注意倒车车距的目的。要考虑其是否可行，必须 重点设计好超声波测距这个模块。超声波一般由压电效应或磁致伸 缩效应产生；沿直线传播，当频率越高，绕射能力越弱，但反射能力 越强；强度大、方向性好等特点。因此，利用超声波的这些特性就可 制成超声波传感器。由此可见，基于ＡＴ８９Ｓ５２的倒车雷达系统的研 究设计是可行的。 时，判断有没有超声波被接收，若有，则停止计时并将计时值送人距 离计算子程序，然后将所测距离显示，判断是否超过预设的临界距 离，若超过，则报警系统启动。 （２）Ｎ距模块设计：本模块的基本工作流程为：将计数置初值， 由选中的通道发送出可以控制脉冲个数的４０Ｋｈｚ的脉冲群，计数器 开始计数，发送完成后对回波信号进行接收，开ＡＤ采样，判断有无 回波，当判断有回波时，计数器停止计数。超声波发生子程序的作用 是通过Ｐ１．０端口发送超声波信号频率约４０ＫＨｚ的方波，同时把计数 该系统的应用它将对提高汽车智能化水平和最终实现汽车无 器ＴＯ打开进行计时。超声波测距器主程序利用外中断０检测返回超 声波信号，一旦接收到返回超声波信号，立即进入中断程序。进入该 人驾驶产生积极的意义。 中断后就立即关闭计时器，ＴＯ停止计时，并将测距成功标志字赋值 ２系统硬件设计 １。如果当计时器溢出时还未检测到超声波返回信号，则定时器 溢 （１）单片机ＡＴ８９Ｓ５２与时钟、复位等部件构成单片机的最小系 出中断将外中断０关闭，并将测距成功标志字赋值２以表示此次测距 统。它在测距系统中发挥了以下四个作用：１）控制超声波的发射，２） 不成功。 负责处理接收电路发出的信号；３）时间转化成距离的数据处理；４） （３）温度补偿模块程序设计：温度补偿是在求取声速过程中的 协调端口实现动态显示。 个必要环节，为简化程序设计，本系统采用查表法进行温度补偿。 （２）超声波发射电路设计：本文的发射电路主要由超声波换能 查表法的前提是，必须事先得到温度与声速的二维关系表，从Ｔｌ读 器和反向器７４ＬＳ０４构成。当单片机Ｐ１０ＶＩ输出一串４０ｋＨｚＰ￣冲时，由 出的时间是双字节，速度是Ｖ＝３３１．４＋０．６０７ｔ，是浮点数，在单片机 ７４ＬＳ０４驱动发射器将４０ｋＨｚ的脉冲转换成机械波。 里浮点运算难，为此需要对速度的浮点值进行处理，处理成双字节， （ｃ）超声波接收电路设计：由于超声波在空气中传播有一定程 便于计算。 度的功率衰减，从远距离障碍物反射的回波信号一般比较弱，而且 （４）距离计算模块程序设计：该部分程序设计的关键在于根据 环境噪声对回波信号也有影响。所以采用集成电路ＣＸ２０１０６Ａ，可 温度值进行声速的温度补偿得到声速以及超声波的发送与接收的 用来完成信号的放大、限幅、带通滤波、峰值检波波形整形等功能； 时间差的获取，距离计算公式：Ｓ＝（ｃ＊ｔ）／２，式中，ｓ为被测物与测距 （３）温度补偿电路：由于超声波的传播速度ｖ受温度的影响较为 器的距离，ｃ为温度补偿后的声速，ｔ３０声波来回所用的时间。时间差 严重。因此在测量精度要求高的场合，应通过温度补偿对超声波的 的获取需要通过定时器０的计数来实现。 一传播速度进行校正，以减小误差。本系统采用ＤＳ１８８２０￣字式温度传 （５）显示报警模块程序设计：显示模块的功能是利用定时器将 感器进行温度测量，它所测量的温度值用９位二进制数直接表示，这 得到的最短距离在显示屏上进行显示。测试距离数值通过串行口传 些值通过ＤＳ１８８２０的数据总线直接输入ＣＰＵ，无需Ａ／Ｄ转换，无需 送到显示模块，设置定时器工作模式状态，并设置串行口工作模式， 外部电源。 ＰＯ口与数码管的段选线相连，Ｐ２口中的０ ３端与数码管的位选线相 （４）显示电路：本文中所使用的是共阳极的４位ＬＥＤ数码管显示 连。 器，采用动态显示方式，由单片机的Ｐ０口作为输出段码，Ｐ２口用作 ４结语 位控端。 本文设计了虽然解决了倒车测距显示的问题，但是，此系统还 （５）报警电路：接单片机的Ｐ１１，通过此电路可以实现用蜂鸣器 存在着一些需要进一步去完善的不足之处。一共有三个问题：（１）远 的“嘀”声的不同频率来提示车尾与障碍物远近的危险程度。 ３系统软件设计 距离回波难以检测。改进方法是提高探头功率。（２）系统动态性能不 够高，被测表面移动速度过大，误差变大。（３）直达波的影响。 倒车雷达系统软件部分采用模块化思想，将系统分为主模块、 参考文献 初始化模块、中断模块、测距模块、温度补偿模块和显示报警模块。 ［１］邓丽华．倒车雷达预警系统设计ＩＡＩ．湖北：三峡大学学报，２００９． （１）主模块程序设计：主模块，分为系统的初始化及各子程序的 Ｅ２］吴超，戴亚文．基于ＡＴ８９Ｓ５２单片机的超声波测距系统的设计［Ａ］． 调度管理等部分。其工作流程是：上电后，先对系统进行初始化，清 武汉：中原工学学报，２００８． 除发射控制位，关中断。随后调用测距模块子程序，同时ＡＴ８９Ｓ５２对 ＤＳ１８Ｂ２０发出转换温度值命令，计算超声波的实时速度，ＴＯ开始计 作者简介：莫玉华（１９７９，３一），女，江苏常州，职称：讲师。专业：应用电子技术，研究方向：电气工程。
