0 引 言
汽車倒車防撞預警系統即是俗稱的倒車雷達，是汽車泊車輔助裝置。在汽車倒車時，倒車雷達采用超聲波測距原理探測汽車尾部離障礙物的距離，當汽車尾部離障礙物的距離達到探測范圍時，倒車雷達通過數碼管實時動態顯示距離。當汽車尾部離障礙物的距離達到設定的安全警告值時，倒車雷達發出報警聲，以警示駕駛員，輔助駕駛員安全倒車?，F在生產的中高檔小轎車大多數都配置有倒車雷達，而出于節省成本等方面的考慮，經濟型小轎車、大客車等其他車輛都沒有配置倒車雷達。有市場需求的產品，必然會帶動產品的開發設計。倒車雷達電路種類較多，本文介紹基于單片機控制的倒車雷達系統，該系統采用通用型單片機作為控制電路，方便系統功能擴展。系統電路主要采用集成器件構成，外圍元件少，電路簡潔、調試方便、成本低，利于商品化生產。

1 系統組成及工作原理
倒車防撞預警系統由四路收發一體封閉(防水)型超聲波傳感器及其超聲波發射與回波接收電路、超聲波電信號放大電路、單片機控制電路、LED數碼管顯示電路和蜂鳴器聲音報警電路組成。系統組成框圖如圖1所示。

當汽車倒車時由倒車換擋裝置自動接通系統電源，系統上電復位，進入工作狀態。單片機編程產生一串40 kHz的矩形脈沖電壓，經四選一模擬開關加到超聲波發射與回波接收電路，經放大驅動超聲波傳感器發射出超聲波，同時單片機開始計時。發射出的超聲波碰到障礙物后形成反射波，部分反射波返回作用于超聲波傳感器，經超聲波傳感器的聲／電轉換，變成微弱的電信號，該微弱的電信號經放大、整形產生負跳變電壓，向單片機發出中斷申請。單片機收到中斷申請的信號后，立即響應中斷，執行外部中斷服務程序，停止計時，得到超聲波發送和返回的時間T，計算出發射點離障礙物的距離S，即：S=(C?T)／2。C是超聲波在空氣中的傳播速度，在常溫25℃時，C約為346 m／s。若發射出的超聲波在測距范圍內未遇到障礙物，直到單片機定時中斷產生，執行定時中斷服務程序，選擇下一路，依次按后左路、后左中路、后右中路、后右路的順序繼續發射和接收超聲波，并經過計算處理。四路探測處理完畢，選擇四路中測出的最小距離值通過LED數碼管顯示出來。當最小距離值小于預先設定的報警距離時，單片機接通蜂鳴器的電源，蜂鳴器發出報警聲。若四路探測無回波中斷申請，則顯示“-．--”，表明在安全距離內沒有障礙物，再繼續下一輪的循環探測處理。

2 系統硬件電路的設計
2．1 超聲波發射與回波接收電路
超聲波發射與回波接收電路的主要作用是提高驅動超聲波傳感器的脈沖電壓幅值，有效地進行電／聲轉換，增大超聲波的發射距離，并通過收發一體的超聲波傳感器將返回的超聲波轉變成微弱的電信號。超聲波發射與回波接收電路如圖2所示(畫出一路，其他三路與該路一樣)。

EFR40RS是收發一體封閉(防水)型超聲波傳感器，其中心頻率f0=(40．0±1．0)kHz，-3 dB帶寬1 kHz。驅動電壓峰一峰值要求60～150 V。CD4052是雙路四選一模擬開關，單片機的P3．4和P3．5端口輸出選通信號，單片機的P3．3端口輸出一串40 kHz的脈沖電壓，通過CD4052的X路加到選通的開關三極管Q1基極，經脈沖變壓器T1升壓至100 VP-P左右，驅動超聲波傳感器EFR40RS發射超聲波。發射時的脈沖電壓幅值大小直接影響測距的遠近，應采用超聲波專用的脈沖變壓器。反射回的超聲波經原收發一體封閉型超聲波傳感器變成毫伏級的一串脈沖電信號。由于回波電信號的幅值小，VD3和VD4二極管截止，該信號不會通過T1變壓器副邊線圈形成短路。VD1和VD2二極管也截止，所以回波電信號經R1和C1，通過CD4052的Y路送到超聲波電信號放大與整形電路。R1和VD1，VD2組成雙向限幅電路，避免發射時的大信號造成超聲波放大與整形電路阻塞，甚至損壞電路。