基于單片機的倒車雷達研究

摘 要:為避免汽車在倒車過程中發生碰撞，本文設計的一種基于AT89C52單片機的倒車雷達系統正好可以解決這種困難，該系統由單片機控制電路、超聲波發射和接收電路、語音報警電路和光報警電路等幾部分組成。它可以充當駕駛者的“后視眼” ，為駕駛者實時顯示車后障礙物的情況。

關鍵詞:倒車雷達超聲波測距單片機語音報警

中圖分類號:TH77文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)05(c)-0115-01

1 引言

近年來我國交通安全問題日益突出，據有關調查發現，有20%左右的交通事故都是因倒車引起的，倒車因此成為一項頭痛的事情。倒車是一項復雜且易于發生事故的工作，而倒車雷達能實現倒車時有效地避開可能對倒車造成危害的障礙物和行人，有效避免由于倒車造成的安全事故，因此具有很大的現實應用意義。

2 系統的硬件設計

2.1 系統硬件組成及功能

本系統的主要功能是:當汽車進入倒車狀態時，顯示車后障礙物離車的距離，并提供聲光報警。當倒車時離障礙物距離小于安全距離1m時，真人語音告警提示剎車，同時紅色發光二極管發光;當障礙物距離大于1m而又在探測范圍時，真人語音提示駕駛者注意，同時黃色發光二極管發光;當沒有探測到障礙物時，真人語音提示可以倒車，同時綠色發光二極管發光。

本系統主要由三個模塊組成:單片機控制模塊、超聲波測距模塊、聲光報警模塊。其中單片機控制模塊的硬件組成包括復位電路和時鐘電路。超聲波測距模塊的硬件組成包括超聲波發射和接收電路以及數碼顯示電路，超聲波發射電路的作用是對單片機輸出的41.67kHz脈沖串信號進行功率放大;超聲波接收電路的作用是對傳感器接收到的超聲波信號進行放大、鎖定并輸出低電平信息，以供給單片機檢測。聲光報警模塊的硬件組成包括ISD1420語音芯片電路和三色二極管電路，ISD1420語音芯片電路的作用是提供語音報警，三色二極管完成光報警的功能。

2.2 超聲波接收電路的設計

超聲波發射電路包括信號幅度放大電路和鎖相環電路，放大電路用于對回波信號進行放大，鎖相環電路用于鎖定回波信號并輸出低電平信息。放大電路采用集成芯片，這里選用集成運算放大器LM358。LM358內部集成了兩個獨立的運算放大器，可以方便地組成兩級放大電路。鎖相環電路的設計采用LM567完成。

2.3 語音報警電路的設計

本設計的語音報警電路圖如圖1所示。本系統采用ISD1420語音芯片進行語音報警電路的設計，語音電路的主要作用是在汽車倒車過程中，為駕駛員提供人性化的語音提示，可以使駕駛員在不分神的情況下，得知汽車與障礙物之間的距離，使倒車順利完成。

圖中S43為放音鍵，S43鍵為低電平有效，將S1按壓下去，讓23腳變為低電平才能讓它放音，如果在放音過程中23腳變為了高電平，它就會立刻停止放音;本設計用單片機控制電平觸發方式放音，因此將23腳接至單片機。接在27腳的按鈕S43為錄音鍵，該按鈕為低電平有效，只要按著這個按鈕不松手，就可以繼續錄音，一旦將按鈕抬起來，錄音就會停止。將A5、A6這兩條地址線引出來連至單片機，在進行錄音時，要改變A5、A6腳的電平以得到不同的地址。

3 倒車雷達系統的軟件設計

本倒車雷達的工作過程是:倒車開始時，單片機開始工作，啟動定時器0以定時方式工作，通過中斷的方式產生41.67kHz的含20個脈沖的脈沖串信號，由P2.5口輸出，經過功率放大后激勵超聲波發射傳感器諧振以發射超聲波。超聲波發射完畢后啟動定時器1定時，以計量發射信號和回波信號的時間差。接著單片機開始查詢P2.0即回波信號的輸入口的變化情況，以判斷接收傳感器是否接收到障礙物反射回來的回波。如果在倒車雷達的探測范圍內有障礙物，則超聲波傳感器將接收到反射回來的回波，在經過接收處理電路的處理后，回波信號將變成可供單片機檢測的低電平信號。如果單片機查詢到P2.0口為低電平，單片機即做出如下一系列的處理:在P2.0口再次變回高電平時關閉定時器1，通過讀取其計數值來計算回波信號和發射信號的時間差，進而計算出障礙物的距離，并送兩位數碼管顯示，同時啟動語音芯片播放相應的語音。如果在定時器1的20ms定時時間內單片機沒有查詢到P2.0的電平信息，定時器1即向CPU申請中斷處理，在中斷處理中顯示超量程，并啟動語音芯片播放第一段語音，以提醒司機障礙物不在探測范圍內，后方相對安全。倒車是一個連續的過程，因此倒車雷達工作時，每一次完整的處理過程結束后就要立即重新發射超聲波信號以進行下一次檢測和處理過程，直到倒車結束。系統初始化時的工作狀態為:綠燈亮，播放第一段語音。

4 結束語

本文設計并實現了一種實用的倒車雷達系統。實驗表明該系統在30～350cm范圍內能實現準確測距，且具有LCD實時顯示倒車距離、障礙物方位以及語音報警等功能。本系統具有集成度高、測量范圍廣、成本低等特點，能滿足駕駛員在實際倒車中的需求，本文的研究具有一定的理論和實用價值。

參考文獻

[1]朱利娜.基于單片機的超聲測距倒車雷達的研究[J].微計算機信息，2007.

[2]韓博奇.車載倒車雷達系統的研究[D].哈爾濱工業大學碩士論文，2006.