超声波倒车防撞系统

　　0 引言

　　随着中国汽车数量的不断增多，道路拥堵，交通事故频发，给人们生活带了诸多不便，安全成为了第一要素，汽车防撞系统的设计和需求也迫在眉睫。因此，设计了一种利用超声波测距，通过单片机实现的倒车防撞报警系统，主要考虑它的设计简单，易于操作。

　　1 超声波测距原理

　　超声波是指频率高于20 kHz 的机械波。而倒车时，为了防止撞上障碍物，需要测量障碍物到车之间的距离，这就需要使用超声波传感器。超声波传感器又称为超声波换能器或超声波探头。超声波传感器包括超声波发送器和超声波接收器，但一个超声波传感器也可具有发送和接收声波的双重作用。超声波传感器是利用压电效应的原理将电能和超声波相互转化，即在发射超声波的时候，将电能转换成振动发射超声波;而在收到回波的时候，则将超声振动转换成电信号。

　　超声波测距的原理一般采用渡越时间法 (TOF,time offlight)。超声波发射传感器向某一方向发射超声波，在发射同时开始计时，超声波在空气中传播，传播的途中碰到障碍物就立刻返回来，超声波接收器接收到反射回来的波就立即停止计时，计算出超声波从发射到遇到障碍物返回时所用的时间t，常温下超声波在空气中的传播速度为V=340 m/s，根据公式S =V × t / 2，就可以计算出障碍物到超声波传感器之间的距离。

　　2 系统总体电路

　　单片机AT89C51 编写程序产生方波，通过P1.0 口输出40 kHz 的脉冲信号，经超声波发射电路中CD4069 放大后驱动超声波发射探头UCM40T，产生超声波。传播过程中遇到障碍物后产生回波送入超声波接收器，接收探头采用和发射探头配对的UCM40R，将超声波调制脉冲变为交流电压信号，经超声波接收电路中CX20106A 进行处理，通过7 脚输出，作为一个中断请求信号，送至单片机进行处理。在单片机发射方波的同时，也就是超声波发射电路发射超声波的同时开启单片机内部定时器T0，通过定时器来记录超声波发射的时间和收到反射波的时间。当超声波接收电路收到超声波反射波时，超声波接收电路输出端产生一个低电平输出到INTO端产生一个中断请求信号，单片机AT89C51 响应外部中断请求，执行外部中断服务程序，根据定时器的值读取时间差，通过公式S =V × t / 2计算相应的距离，并将结果显示到LED数码管上。如果S 的值小于报警距离0.5 m，则单片机AT89C51便给P2.5 口一个低电平信号，使得报警电路工作，实现声光报警。

图1 系统总体框图

　　3 系统硬件电路

　　3.1 AT89C51