[整理]基于超声波的倒车雷达设计

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超声波发射电路包括超声波产生电路和超声波发射电路两个部分， 充实吧探 头（又称“超声波换能器” ）选用压电式，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 100mA 以上的驱动电路。第二种方法是利用超声 波专业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需驱动电路，但缺点是灵活性低。本设计采用第二种方 法产生超声波发射信号。40KHz 的超声波是利用 LC 震荡电路振荡产生的，其振 荡频率计算公式如下：

脉冲发射采用软件方式，利用 AT89S51 的 P1.0 口发射 40 kHz 的方波信号，

3.2 超声波检测接收电路 3.2.1 集成电路 CX20106A

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集成电路 CX20106A 是一款红外接收的专用芯片，常用于电视红外遥控器。 常用的载波频率 38khz 与测距的 40khz 较为相近，可以利用它来做接收电路。适 当的改变 C3 的大小，可以改变接受电路的灵敏度和抗干扰能力。

CX20106A 的引脚注释：

（1） l 脚：超声波信号输入端，该脚的输入阻抗约为 40kΩ 。 （2）2 脚：该脚与 GND 之间连接 RC 串联网络，它们是负反馈串联网络的一个组成部分，改变它们的数值能改变前置放大器的增益和频率特性。增大电 阻 R 或减小 C，将使负反馈量增大，放大倍数下降，反之则放大倍数增大。 但 C 的改变会影响到频率特性，一般在实际使用中不必改动，推荐选用参数 为 R=4.7Ω ，C=3.3μ F。

（3） 3 脚：该脚与 GND 之间连接检波电容，电容量大为平均值检波，瞬间相

应灵敏度低；若容量小，则为峰值检波，瞬间相应灵敏度高，但

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检波输出的 脉冲宽度变动大，易造成误动作，推荐参数为 3.3μ F。

（4）4 脚：接地端。

（5）5 脚：该脚与电源端 VCC 接入一个电阻，用以设置带通滤波器的中心频

率 f0，阻值越大，中心频率越低。例如，取 R=200kΩ 时，fn≈42kHz，若取 R=220kΩ ，则中心频率 f0≈38KHz。

（6） 6 脚： 该脚与 GND 之间接入一个积分电容，标准值为 330pF，如果该

电容取得太大，会使探测距离变短。

（7） 7 脚：遥控命令输出端，它是集电极开路的输出方式，因此该引脚必须

接上一个上拉电阻到电源端，该电阻推荐阻值为 22kΩ ，没有接收信号时该 端输出为高电平，有信号时则会下降。

（8） 8 脚： 电源正极，4.5V～5V。 3.2.2 超声波接收电路

超声波接收电路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，本设计采用与发射端同型号的压电式超声波传感器。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 电路进行放大。 超声波接收部分采用集成芯片 CX20106A， 这是一款红外线检波接收的专用 芯片。内部电路由前置放大器、自动偏置电平控制电路、限幅放大器、带通滤波 器、峰值检波器和整形输出电路组成。

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可以利用它作为超声波检测电路。

（1） 前置放大器：它是高增益的放大器，由于超声波在空气中直线传输 时，传输距离越大，能量的衰减越厉害，故反射回来的超声波信号的幅值会有很 大的变化。为了不使放大器的输出信号过强而产生失真，集成块内部有自动电平 限制电路，对前置放大器的增益进行自动限制。通过反馈将放大器设定于适当的 状态，再由限制电平电路进行自动控制。 （2） 限度放大器：当信号太强时为了防止放大器过载，限制高电平振幅， 同时也可消除寄生调幅干扰。 （3） 宽频带滤波器：其频率范围为 30Hz~60Hz，其中心频率可调。 （4） 检测器：将返回的超声波的包络解调回来。

（5） 积分滤波器与整形电路：检测器输出的信号经积分滤波器送到整形 电路，输出较好的矩形波。接收的回波信号先经过前置放大器和限幅放大器，将信号调整到合适的幅 值；再经过带通滤波器滤波得到有用信号，滤除干扰信号；最后由峰值检波器和 整形电路输出到锁相环路，实现准确的计时。CX20106A 的外部接线图如图 3-3 所示：

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