當(dāng)前位置:首頁 > 電源 > 數(shù)字電源
[導(dǎo)讀]本文所設(shè)計(jì)的倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)是保障汽車倒車安全的輔助系統(tǒng),通過超聲波探頭發(fā)出超聲波,使用高速單片機(jī)計(jì)算距離,并加入了溫度補(bǔ)償電路,提高了距離計(jì)算的精度。

    倒車?yán)走_(dá)(Car Reversing Aid Systems)的全稱是“倒車防撞雷達(dá)”,也稱“泊車輔助裝置”,是汽車泊車安全輔助裝置,能以聲音或者更為直觀的顯示告知駕駛員周圍障礙物的情況,解除了駕駛員泊車和起動(dòng)車輛時(shí)前后左右探視所引起的困擾,并幫助駕駛員掃除了視野死角和視線模糊的缺陷,提高了安全性。

系統(tǒng)工作原理

    倒車?yán)走_(dá)只需要在汽車倒車時(shí)工作,為駕駛員提供汽車后方的信息。由于倒車時(shí)汽車的行駛速度較慢,和聲速相比可以認(rèn)為汽車是靜止的,因此在系統(tǒng)中可以忽略多普勒效應(yīng)的影響。在許多測(cè)距方法中,脈沖測(cè)距法只需要測(cè)量超聲波在測(cè)量點(diǎn)與目標(biāo)間的往返時(shí)間,實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單,因此本系統(tǒng)采用了這種方法。

    如圖1所示,駕駛員將手柄轉(zhuǎn)到倒車檔后,系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng),超聲波發(fā)送模塊向后發(fā)射40kHz的超聲波信號(hào),經(jīng)障礙物反射,由超聲波接收模塊收集,進(jìn)行放大和比較,單片機(jī)AT89C2051將此信號(hào)送入顯示模塊,同時(shí)觸發(fā)語音電路,發(fā)出同步語音提示,當(dāng)與障礙物距離小于1m、0.5m、0.25m時(shí),發(fā)出不同的報(bào)警聲,提醒駕駛員停車。

圖1 系統(tǒng)工作原理框圖

圖2 超聲波發(fā)送模塊電路

硬件設(shè)計(jì)

1 超聲波發(fā)送模塊設(shè)計(jì)

    超聲波發(fā)送器包括超聲波產(chǎn)生電路和超聲波發(fā)射控制電路兩個(gè)部分,超聲波探頭(又稱“超聲波換能器”)選用CSB40T,可采用軟件發(fā)生法和硬件發(fā)生法產(chǎn)生超聲波。前者利用軟件產(chǎn)生40kHz的超聲波信號(hào),通過輸出引腳輸入至驅(qū)動(dòng)器,經(jīng)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)后推動(dòng)探頭產(chǎn)生超聲波。這種方法的特點(diǎn)是充分利用軟件,靈活性好,但需要設(shè)計(jì)一個(gè)驅(qū)動(dòng)電流在100mA以上的驅(qū)動(dòng)電路。第二種方法是利用超聲波專用發(fā)生電路或通用發(fā)生電路產(chǎn)生超聲波信號(hào),并直接驅(qū)動(dòng)換能器產(chǎn)生超聲波。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是無須驅(qū)動(dòng)電路,但缺乏靈活性。

    本設(shè)計(jì)采用第一種方法產(chǎn)生超聲波,電路設(shè)計(jì)如圖2所示。40kHz的超聲波是利用555時(shí)基電路振蕩產(chǎn)生的。其振蕩頻率計(jì)算式為f=1.43/((R 9+2·R 10)·C 5)。將R 10設(shè)計(jì)為可調(diào)電阻的目的是為了調(diào)節(jié)信號(hào)頻率,使之與換能器的40kHz固有頻率一致。為保證555時(shí)基具有足夠的驅(qū)動(dòng)能力,宜采用+12V電源。CNT為超聲波發(fā)射控制信號(hào),由單片機(jī)進(jìn)行控制。

圖3 超聲波接收模塊電路

2 超聲波接收模塊設(shè)計(jì)

    超聲波接收器包括超聲波接收探頭、信號(hào)放大電路及波形變換電路三部分。超聲波探頭必須采用與發(fā)射探頭對(duì)應(yīng)的型號(hào),關(guān)鍵是頻率要一致,本設(shè)計(jì)采用CSB40R,否則將因無法產(chǎn)生共振而影響接收效果,甚至無法接收。由于經(jīng)探頭變換后的正弦波電信號(hào)非常弱,因此必須經(jīng)放大電路放大。正弦波信號(hào)不能直接被單片機(jī)接收,必須進(jìn)行波形變換。按照上面所討論的原理,單片機(jī)需要的只是第一個(gè)回波的時(shí)刻。接收電路的設(shè)計(jì)可采用專用接收電路,也可采用通用電路來實(shí)現(xiàn),如圖3所示。

    超聲波在空氣中傳播時(shí),其能量的衰減與距離成正比,即距離越近信號(hào)越強(qiáng),距離越遠(yuǎn)信號(hào)越弱,通常在1mV~1V之間。當(dāng)然,不同接收探頭的輸出信號(hào)強(qiáng)度存在差異。由于輸入信號(hào)的范圍較大,對(duì)放大電路的增益提出了兩個(gè)要求:一是放大增益要大,以適應(yīng)小信號(hào)時(shí)的需要;二是放大增益要能變化,以適應(yīng)信號(hào)變化范圍大的需要。另外,由于輸入信號(hào)為正弦波,因此必須將放大電路設(shè)計(jì)成交流放大電路。為減少負(fù)電源的使用,放大電路采用單電源供電,信號(hào)放大和變換采用了一片LM324通用運(yùn)算放大器,前三級(jí)為放大器設(shè)計(jì),后一級(jí)為比較器設(shè)計(jì)。LM324既可以雙電源工作,也可以單電源工作,因此能滿足使用要求。為滿足交流信號(hào)的需要,每一級(jí)的放大器均采用阻容電路進(jìn)行電平偏移,即圖3中的C7、C21、C22和C24,容量均為10μF,實(shí)現(xiàn)單電源條件下交流信號(hào)的放大。對(duì)于交流信號(hào)而言,電容為短路,因此前三級(jí)放大電路的增益均為10。距離較近時(shí),兩級(jí)放大的增益已能夠輸出足夠強(qiáng)度的信號(hào)了,第三級(jí)有可能出現(xiàn)信號(hào)飽和,但距離較遠(yuǎn)時(shí),必須采用三級(jí)放大。合理調(diào)節(jié)電位器R27,選擇比較基準(zhǔn)電壓,可使測(cè)量更加準(zhǔn)確和穩(wěn)定。

圖4 語音電路

3 語音電路設(shè)計(jì)

    語音報(bào)警是指當(dāng)?shù)管嚴(yán)走_(dá)探測(cè)到的距離小于所設(shè)定的安全值時(shí),發(fā)出聲音提醒駕駛員,語音電路設(shè)計(jì)如圖4所示。M3720是單聲一閃燈報(bào)警音效集成電路,芯片內(nèi)存儲(chǔ)一種報(bào)警音效,可直接驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲或經(jīng)外接功放三極管推動(dòng)揚(yáng)聲器放音,同時(shí)還能驅(qū)動(dòng)一只LED閃爍。該芯片各引腳功能為:5腳VDD;1腳VSS分別為電源輸入端與負(fù)端,VDD電壓3~3.5V;8腳X和1腳Y分別為芯片外接振蕩電阻器;6腳TG為觸發(fā)控制端,低電平觸發(fā)有效;3腳BZ和2腳BB分別為報(bào)警音效輸出端,可直接外接壓電陶瓷蜂鳴器,如果驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器則由3腳BZ端引出;4腳L為閃燈輸出端,可直接驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光。

軟件設(shè)計(jì)

    AT89C2051單片機(jī)及其開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)具有語言簡(jiǎn)潔、可移植性好、表達(dá)能力強(qiáng)、可進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)、可以直接控制計(jì)算機(jī)硬件、生成代碼質(zhì)量高、使用方便等諸多優(yōu)點(diǎn)。該系統(tǒng)的主程序處于鍵控循環(huán)工作方式,當(dāng)手柄轉(zhuǎn)入倒車檔,主程序開始調(diào)用測(cè)量子程序、顯示子程序和語音提示子程序,完成整個(gè)檢測(cè)提示過程,如圖5所示。

結(jié)束語

    本文所設(shè)計(jì)的倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)是保障汽車倒車安全的輔助系統(tǒng),通過超聲波探頭發(fā)出超聲波,使用高速單片機(jī)計(jì)算距離,并加入了溫度補(bǔ)償電路,提高了距離計(jì)算的精度。系統(tǒng)安裝的液晶顯示器可以直觀的顯示溫度和距離,給駕駛員提供了方便。倒車時(shí)當(dāng)汽車與障礙物的距離小于我們所設(shè)定的安全距離時(shí),系統(tǒng)便通過語音集成電路發(fā)出報(bào)警,提醒駕駛員,防止汽車的碰撞或擦傷,具有很強(qiáng)的實(shí)用性。

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點(diǎn),本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實(shí)性等。需要轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫?dú)角獸公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國(guó)汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時(shí)1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動(dòng) BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運(yùn)行,同時(shí)企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險(xiǎn),如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報(bào)道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對(duì)日本游戲市場(chǎng)的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國(guó)國(guó)際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)開幕式在貴陽舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國(guó)國(guó)際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機(jī) 衛(wèi)星通信

要點(diǎn): 有效應(yīng)對(duì)環(huán)境變化,經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)穩(wěn)中有升 落實(shí)提質(zhì)增效舉措,毛利潤(rùn)率延續(xù)升勢(shì) 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長(zhǎng) 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力 堅(jiān)持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運(yùn)營(yíng)商 數(shù)字經(jīng)濟(jì)

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺(tái)與中國(guó)電影電視技術(shù)學(xué)會(huì)聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會(huì)上宣布正式成立。 活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng) NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長(zhǎng)三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會(huì)上,軟通動(dòng)力信息技術(shù)(集團(tuán))股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱"軟通動(dòng)力")與長(zhǎng)三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉