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超声波检测的倒车雷达讲解--第1页
超声波检测的倒车雷达讲解
倒车雷达（CarReversingAidSystems）的全称是“倒车防撞雷达”，也称“泊车辅助装置”，
是汽车泊车安全辅助装置，能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情
况，解除了驾驶员泊车和起动车辆时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除了
视野死角和视线模糊的缺陷，提高了安全性。
系统工作原理
倒车雷达只需要在汽车倒车时工作，为驾驶员提供汽车后方的信息。由于倒车时汽
车的行驶速度较慢，和声速相比可以认为汽车是静止的，因此在系统中可以忽略多普勒
效应的影响。在许多测距方法中，脉冲测距法只需要测量超声波在测量点与目标间的往
返时间，实现简单，因此本系统采用了这种方法。
如图1所示，驾驶员将手柄转到倒车档后，系统自动启动，超声波发送模块向后发
射40kHz的超声波信号，经障碍物反射，由超声波接收模块收集，进行放大和比较，单
片机AT89C2051将此信号送入显示模块，同时触发语音电路，发出同步语音提示，当
与障碍物距离小于1m、0.5m、0.25m时，发出不同的报警声，提醒驾驶员停车。
图1系统工作原理框图
超声波检测的倒车雷达讲解--第1页
超声波检测的倒车雷达讲解--第2页
图2超声波发送模块电路
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硬件设计
1超声波发送模块设计
超声波发送器包括超声波产生电路和超声波发射控制电路两个部分，超声波探头
（又称“超声波换能器”）选用CSB40T，可采用软件发生法和硬件发生法产生超声波。
前者利用软件产生40kHz的超声波信号，通过输出引脚输入至驱动器，经驱动器驱动后
推动探头产生超声波。这种方法的特点是充分利用软件，灵活性好，但需要设计一个驱
动电流在100mA以上的驱动电路。第二种方法是利用超声波专用发生电路或通用发生
电路产生超声波信号，并直接驱动换能器产生超声波。这种方法的优点是无须驱动电路，
但缺乏灵活性。
本设计采用第一种方法产生超声波，电路设计如图2所示。40kHz的超声波是利用
555时基电路振荡产生的。其振荡频率计算式为f=1.43/((R+2·R)·C)。将R设计
910510
为可调电阻的目的是为了调节信号频率，使之与换能器的40kHz固有频率一致。为保证
555时基具有足够的驱动能力，宜采用+12V电源。CNT为超声波发射控制信号，由单
片机进行控制。
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图3超声波接收模块电路
2超声波接收模块设计
超声波接收器包括超声波接收探头、信号放大电路及波形变换电路三部分。超声波
探头必须采用与发射探头对应的型号，关键是频率要一致，本设计采用CSB40R，否则
将因无法产生共振而影响接收效果，甚至无法接收。由于经探头变换后的正弦波电信号
非常弱，因此必须经放大电路放大。正弦波信号不能直接被单片机接收，必须进行波形
变换。按照上面所讨论的原理，单片机需要的只是第一个回波的时刻。接收电路的设计
可采用专用接收电路，也可采用通用电路来实现，如图3所示。
超声波在空气中传播时，其能量的衰减与距离成正比，即距离越近信号越强，距离
越远信号越弱，通常在1mV～1V之间。当然，不同接收探头的输出信号强度存在差异。
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