基于单片机的超声波倒车雷达设计

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10.16638/ki.1671-7988.2018.21.071

基于单片机的超声波倒车雷达设计

汤传国

（聊城大学机械与汽车工程学院，山东 聊城 252000）

摘 要：文章设计了一种基于单片机的超声波倒车雷达系统，以A T89C51型单片机作为控制核心，集距离测量、显示，方位显示和危险报警于一体，以提高驾驶者在倒车泊车时的安全性和舒适性。本设计采用Keil 软件对系统程序进行调试，并采用Proteus 对整个系统进行了仿真，仿真结果达到了预期的效果。 关键词：超声波；测距；单片机；倒车雷达

中图分类号：U462 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2018)21-211-03

A ultrasonic reversing radar system ’s design based on MCU

Tang Chuanguo

( College of Mechanical and Automotive Engineering, Liaocheng University, Shandong liaocheng 252000 )

Abstract: This article designs a ultrasonic reversing radar system based on MCU. This system is based on A T89C51 Single-chip microcomputer as the control core. The system includes the follows modules: distance measurement module , control module and display and alarm module. This system can improve the driver ’s safety performance and comfort performance when they reversing and parking. This design debugs the software programme of the system by keil software and the simulation by Proteus software. The simulation results achieved the expected results. Keywords: Ultrasonic; Ranging; MCU; Reversing radar

CLC NO.: U462 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2018)21-211-03

前言

近年来，随着驾驶人和机动车数量的急剧增长，行车路况复杂，驾驶员往往不能及时的了解车辆周边尤其是后方的环境，导致驾驶员操作不及时，造成很多事故[1]。本文设计了以A T89C51单片机为核心，利用超声波来进行测距，同时具有实现显示和报警功能的倒车雷达系统，大大提高了倒车泊车的安全性。

1 系统总体设计

本文设计了一种基于单片机的超声波倒车雷达系统，采

用超声波脉冲回波法对距离进行测量，AT89C51单片机作为

整个系统的控制单元，TCF40-16TRC 超声波收发一体式传感器作为测距装置。系统主要包括测距部分、控制部分和显示报警部分。图1所示为系统的整体框架图。

图1 系统总体框架示意图

汽车泊车时挂倒档，整车ECU 会产生倒车信号，单片机接收该信号后进入工作状态，产生脉冲电压信号，该信号经

作者简介：汤传国，就职于聊城大学机械与汽车工程学院，硕士研究生学历，助教，研究方向为车辆控制技术，新能源汽车技术。

汽车实用技术

212 过四选一分时选通开关被发送到第一路（后左支路）测距电路，经过电路放大后驱动传感器发射超声波，同时单片机开始计时。超声波遇到障碍物后产生的反射回波被超声波接收传感器所接收，并将其转化为电信号，单片机收到信号后，响应该中断，系统会执行外部中断程序，停止先前的计时，控制器会得到超声波发射和回波之间的时间差，定时中断以后继续执行下一路。测距顺序依次为后左，后左中，后右中和后右。随后，控制器计算得到最小距离值，并将该值及方位传送给LCD 。当该值小于所设定的安全距离时，单片机驱动蜂鸣器发出报警，同时AEB 系统进入工作状态，以保证泊车安全。

2 系统硬件设计

AT89C51单片机是一种低功耗和高性能的八位芯片[2]。硬件电路主要包括单片机控制电路，超声波测距收发电路，回波电信号放大电路，LCD 显示电路，报警电路，方位灯显示电路等。

2.1 超声波测距收发电路

超声波收发电路的功能主要有：增大驱动发射声波脉冲电压幅值，实现声波信号与电信号之间的转化；提高超声波有效发射距离。本系统选择CD4052型芯片用来分时选通四个支路的传感器。

2.2 回波电信号放大电路设计

放大电路选择CX20106A 型芯片作为控制核心。图2中引脚1接CD4052芯片的Y 端。该放大电路对回波电信号进行处理，最终产生并向单片机输出一个低电平信号[3]

。该信号会向控制芯片申请中断，随即单片机发送计时停止指令，同时系统便开始对数据进行处理。

图2 超声波回波信号放大电路图

2.3 液晶显示系统的电路设计

本设计选择YBLCD1602LCD 液晶显示器作为显示装置。图3中芯片P0的八个引脚端口分别与LCD 的八个引脚相连接，传输指令和数据。P1.0、P1.1和P1.2引脚分别与LCD 的三个端口相连接，对LCD 的读写功能进行控制。 2.4 系统方位灯电路设计

图4所示为系统方位灯的电路图，当其中一个二极管点亮，表明该路传感器对应方位的障碍物距离车体的位置最近。这四个发光二极管分别与芯片的引脚相连，当芯片所对应引

脚输出为低电平时，该引脚所对应的二极管被点亮。

图3 系统LCD 显示电路图

图4 系统方位灯电路图

2.5 系统报警电路设计

系统采用PB2130UP002A 蜂鸣器作为声音报警装置，当障碍物与车体距离过近时，蜂鸣器发出声音以起到报警的作用[4]。由图5可知该电路是利用一个三级管来驱动，蜂鸣器电路与单片机的P3.7引脚相连接。

图5 系统报警电路图

3 系统软件设计

系统软件部分由运行主程序，超声波收发子程序，发射通道选通子程序，LCD 显示子程序，报警子程序等组成。 3.1 软件主程序设计

图6所示为主程序流程框图，汽车挂入倒档时，系统进入工作状态。首先对每个缓冲单元清零，对液晶显示器进行初始化[5]。随后，系统开始检测是否有倒车信号传来，若有超声波测距支路便开始进入工作状态，反之继续等待。

设置定时器并赋初值，同时T1定时器开中断。单片机