电子技术综合实验-汽车倒车雷达.pdf

电子技术综合实验指导书

——汽车倒车雷达020

温州大学瓯江学院信息系

2010年3月

一、设计任务

汽车倒车雷达利用所学的模拟电子技术和数字电子技术的知识设计一种超声波测距仪，具

体要求如下：

基本要求：（同时希望同学们针对此次设计内容有针对性的复习相关的课程知识）

1、具有连续测量功能；

2、测量范围40cm――400cm，采用3位数码管显示；

3、测量误差±3cm。

发挥部分：

4、测量范围30cm――600cm；

5、测量误差±2cm；

6、增加手动测距功能即按一次按钮测量一次距离；

7、*考虑空气温度对超声波在空气中传播速度影响，设计温度校准电路并予以实施；

二、设计提示

1、超声波测距理论依据

超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传

播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空

O

气中的传播速度为340m/s（约14C时340m/s；注：温度效应，C＝331.5＋0.607t，t＝摄

氏温度值），根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：

st

=340/2，这就是所谓的时间差测距法。

图1：超声波测距原理框图

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2、总体设计思路

如图1所示测距电路由逻辑控制电路、发射电路、接收电路、计数显示电路、标准振荡

电路5个部分组成。逻辑控制电路应具有以下过程的控制功能。

图2：测距仪工作时序图

测距工作过程：a点：控制电路启动发射，同时清零计数器开始计数；

b段：计数器计数，超声波在空气中传播，未被反射到接收头；

c点：超声波反射到接收头，控制电路停止计数且保持计数值；

d段：保持显示被测量的数值。（d段的时间可以是0.5s—1s）。

四、各部分电路介绍及设计参考电路

1、发射电路

发射电路如图3所示包括40KHz振荡电路、控制电路、功率驱动电路、升压电路和发射头

组成。CD4069（U1A）、40KHz的晶振（Y1）、两个磁片100PF电容（C9、C10）及10M电阻R19

构成晶体振荡电路，提供稳定的40KHz频率的振荡源。功率驱动部分采用3个并联的非门提高

输出电流驱动Q4和Q5组成的推挽电路，推挽电路通过C12耦合到自耦升压变压器T1,T1驱动

超声波发射头发射40KHz超声波。启动发射端（二级管阴极）高电平时发射，低电平时停止发

射，接控制电路的启动输出端。

图3：发射电路图

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2、接收电路

图4：接收电路

接收电路通过两级由TL082构成的反相放大电路，输出接控制电路输入端告诉控制电路已

接收到超声波停止计数并保持显示，其中R4、R7构成的直流分压电路给控制电路的CD40106提

供带有一定直流分量的高电平，提高接收灵敏度。

3、显示和振荡计数电路

如图5显示电路由共阳数码管、7段译码器CD4543和3位BCD码计数器MC14553构成，具

体工作原理看附件器件部分。

计数源由CD40106、C11、R8和RP1构成的振荡器提供，调节RP1使振荡器输出频率为17KHz。

图5：显示和计数电路