基于51单片机的汽车倒车雷达设计(7)

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本文主要讲述了倒车雷达，即超声波测距仪的原理和设计方法，设计的最终结果是使超声波测距仪能够产生超声波，实现超声波的发送与接收，从而实现利用超声波方法测量物体间的距离，并以数字的形式显示测量距离，在距离小于50cm时发出报警。超声波测距的原理是利用超声波的发射和接收，根据超声波传播的时间来计算出传播距离。超声波测距仪硬件电路的设计主要包括单片机系统及显示电路、超声波发射电路和超声波接收电路三部分。单片机采用AT89S51，采用12MHz高精度的晶振，以获得较稳定时钟频率，减小测量误差。单片机控制超声波发射与接收模块进行信号的发射与接收。显示电路采用LED数码管进行数字显示。

实际测试证明，本超声波测距仪的性能不是特别稳定。 超声波测距仪还可以做如下改进：

系统的动态性能不高，被测物体表面移动速度很小时，可以实现跟踪测量；移动速度过大，波动较大时，误差变大。可以研究更为合理的波导管和辅助测量手段。

提高超声波发射探头的固有频率。如果超声波的固有频率为40kHz，并假设接收信号触发阀值建立时间滞后两个周期，如果将超声波的固有频率提高至200kHz,则测试误差将缩小5倍。

增加抗干扰措施。由于超声波测距仪测量的距离比较小，故采用TCT40-16T/R超声波传感器作为发射和接收装置，虽然也存在一定得自身干扰，但是比发射与接收采用一只压电陶瓷超声波传感器自身干扰要小些。另外加上环境温度、气流等的影响，使超声波测距系统受到干扰尤为严重。系统抗干扰措施必须从硬件和软件两个方面着手。

为了抑制外部干扰，接收装置可以采用过零检测装置，保证接收到得超声波为物体反射回来的超声波，从而有效地抑制超声波发射电路的辐射干扰。但要注意接收电路中的谐振回路带宽不能太窄，以免降低了电路的稳定性。电路元件要

选用低噪声器件，采取合理的电路布局，良好的印刷板走线，并注意进行屏蔽。

软件方面采用数字信号处理技术，利用算法平均值滤波和相关滤波以抑制带宽的随机噪声，以及在测量时间内近似呈现周期性的干扰并进行补偿。通过这些处理，可以有效的减少干扰。

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附录一 超声波测距原理图

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附录二 PCB图

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附录三 实物图

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