1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

一、引言

#160;我国社会经济的不断发展，人们对汽车这种交通工具的依赖性也越来越大，导致了车辆的日益增加在给城市交通不断施加压力的同时，也引发了非常多行车的安全问题。一些由驾驶员反应不够迅速而导致的汽车碰擦，还有很多时候是由于驾驶员对离障碍物的距离判断不准确而造成的，如果驾驶员能提前知道障碍物的存在并且知道障碍物的距离，那么驾驶员就能及时地采取措施，从而能避免事故的发生。因此，许多安全系统也应运而生，诸如为了避免交通事故发生的主动安全系统和在发生事故时的防护安全的被动安全系统，而主动安全系统对汽车交通事故的发生能起到避免的作用，所以，主动安全系统的研究更为重要。随着汽车数量的增加，停车场的数量也急剧增加，停车车辆密集，停车人多，所以汽车碰撞亦逐渐增多。而本设计的汽车防撞装置就是主动安全系统，通过对汽车与障碍物之间距离的提示报警避免汽车与障碍物之间的擦碰。本设计要求设计的汽车防撞装置能减少驾驶员的驾驶压力和判断错误，使驾驶员泊车倒车更加安全方便，本设计将对提高交通安全起到重要作用。

二、超声波测距的发展历史

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

一、课题研究的问题

完成一个基于AT89S52单片机的超声波测距系统#8212;#8212;数据的测量与发送电路的实物，本课题模拟汽车倒车测距系统，由测距发送模块和测距接收模块组成。本课题要求利用无线传输，单片机和传感器等技术制作测距发送模块。

本课题要求系统结构设计合理，功能电路实现较好，系统性能稳定。要有设计框图。具体电路图和原理分析，PCB图以及具体设计的稳定实物。

二、课题研究的手段（途径）

设计一超声波测距仪，要求：

（1）设计出超声波测距仪的硬件结构电路。

（2）对设计的电路进行分析能够产生超声波，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。

（3）对设计的电路进行分析。

（4）以数字的形式显示测量距离。

（5）起到温度补偿的作用。

设计思路

1、超声波测距原理

发射器发出的超声波以速度v在空气中传播，在到达被测物体时被反射返回，由接收器接收，其往返时间t，由s=vt/2即可算出被测物体的距离。由于超声波也是一种声波，其声速v与温度有关，下表列出几种不同温度下的声速。在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的。如果测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法加以校正。

超声波波速与温度的关系表

2、超声波测距仪原理框图如下图所示

单片机发出40kHZ的信号，经放大后通过超声波发射器输出；超声波接收器将接收到的超声波信号经放大器放大，用锁相环电路进行检波处理，启动单片机中断程序，测得时间t，再由软件进行判别、计算，得出距离数并送LED显示。

#160;

#160;

#160;

#160;

#160;

#160;

#160;

#160;

3、单片机实现测距原理

单片机发出超声波测距是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射和接收回波的时间tr，然后求出距离S=Ct/2，式中的C为超声波波速。

限制该系统的最大可测距存在4个因素：超声波的幅度、反射的质地、反射和入射声波之间的夹角以及接收换能器的灵敏度，接收换能器对声波脉冲的直接接收能力将决定最小的可测距离。为了增加所测量的覆盖范围、减小测量误差，可采用多个超声波换能器分别作为多路超声波发射/接收的设计方法。由于超声波属于声波范围，其波速C与温差有关。

4、超声波发射电器

超声波发射电路原理图如下所示。发射电路主要由反相器74LS04和超声波发射换能器T构成，单片机P1.0端口输出的40kHz的方波信号一路经一级反相器后送到超声波换能器的一个电极，另一路经两级反相器后送到超声波换能器的另一个电极，用这种推换形式将方波信号加到超声波换能器的两端，可以提高超声波的发射强度。输出端采两个反相器并联，用以提高驱动能力。上位电阻R15、R19一方面可以提高反相器74LS04输出高电平的驱动能力，另一方面可以增加超声波换能器的阻尼效果，缩短其自由振荡时间。

压电式超声波换能器是利用压电晶体的谐振来工作的。超声波换能器内部有两个压电晶片和一个换能板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片会发生共振，并带动共振板振动产生超声波，这时它就是一个超声波发生器；反之，如果两电极间未加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收换能器。超声波发射换能器与接收换能器在结构上稍有不同，使用时应分清器件上的标志。

#160;

#160;

超声波发射电路原理图

#160;

5、超声波测距仪的算法设计

超声波测距的原理为超声波发生器T在某一时刻发出一个超声波信号，当这个超声波遇到被测物体后反射回来，就被超声波接收器R所接收到。这样只要计算出从发出超声波信号到接收返回信号所用的时间，就可算出超声波发生器与反射物体的距离。距离的计算公式为：d=s/2=(c#215;t)/2