當前位置:首頁 > 電源 > 數(shù)字電源
[導讀]摘 要:設計并開發(fā)了應用于汽車的防撞系統(tǒng)?;诔暡ㄔ?,防撞系統(tǒng)通過發(fā)射和接收超聲波信號,測算出時間差,再利用控制系統(tǒng)換算成距離,判斷處理。該系統(tǒng)采用發(fā)生器電路、換能器、線性功率放大器。另外,系統(tǒng)采取

摘 要:設計并開發(fā)了應用于汽車的防撞系統(tǒng)?;诔暡ㄔ?,防撞系統(tǒng)通過發(fā)射和接收超聲波信號,測算出時間差,再利用控制系統(tǒng)換算成距離,判斷處理。該系統(tǒng)采用發(fā)生器電路、換能器、線性功率放大器。另外,系統(tǒng)采取了三個防干擾措施。由于防干擾措施的實施,使系統(tǒng)能在工業(yè)現(xiàn)場中有較小的穩(wěn)態(tài)誤差,有效防止了碰撞事故的發(fā)生。
關鍵詞:單片機;超聲波測距;汽車防撞雷達;軟件系統(tǒng)


0 引 言
    汽車防撞報警器的核心部件是汽車防撞雷達。汽車防撞雷達(俗稱電子眼)之所以能實現(xiàn)防撞報警功能,主要有超聲波這把無形尺子,它測量最近障礙物的距離,并告知車主。超聲測距原理簡單:它發(fā)射超聲波并接收反射回波,通過單片機計數(shù)器獲得兩者時間差t,利用公式S=Ct/2計算距離(S為汽車與障礙物之間的距離;C為聲波在介質中的傳播速度,C=331.4(1+θ/273);θ為攝氏溫度。本文介紹的超聲測距系統(tǒng)共有4只超聲波換能器(俗稱探頭),分別布置在汽車的前左、前右、后左、后右4個位置上。能檢測前進和倒車方向障礙物的距離,通過后視鏡內置的顯示單元顯示距離和方位,發(fā)出一定的聲響,起報警防撞作用。


1 天車防撞報警儀的總體方案設計
1.1 防撞報警儀的主要設計指標
    (1)報警距離:5~30 m,根據(jù)用戶的具體需要連續(xù)可調;
    (2)根據(jù)用戶的需要選用分檔:0.6 m,1.0 m,1.5 m,1.8m,2.4 m;
    (3)電源:車載電瓶12 V;
    (4)環(huán)境溫度:-20~+70℃;
    (5)報警器尺寸:155 mm×155 mm×63 mm,重量:3.5 kg。
1.2 系統(tǒng)總體方案
    汽車防撞報警儀采用由AT89C52單片機為核心組成的微機系統(tǒng),對儀器進行控制,其硬件系統(tǒng)如圖1所示。

1.3 工作原理
    本防撞裝置利用聲波作為檢測波,利用超聲波作為機械波,其頻率為20 kHz~20 MHz。隨著頻率的增加,檢測距離減小,使用頻率在15~40 kHz之間,檢測距離為0.5~3.0 m,由發(fā)射器、接收器、控制器和反射板組成。發(fā)射器、接收器和控制器安裝在防撞主體(指由產品控制能實現(xiàn)防撞功能的汽車面板)上。發(fā)射器發(fā)出檢測波,經反射面反射給接收器,通過判斷處理后,發(fā)送控制器執(zhí)行規(guī)定的功能?;趩纹瑱C的天車防撞系統(tǒng)采用AT89C52單片機和專用芯片測量超聲波發(fā)射到反射回所需的時間t,由S=vt(v=314 m/s,計算時加入溫度補償)得到從聲波發(fā)射到反射面的距離。此距離隨時顯示在汽車駕駛室內,軟件可以設置幾級提示和報警,當車障之間距離小于安全距離時,設置在駕駛室的聲光報警儀即發(fā)出聲光信號,通知駕駛員謹慎操作,從而有效地防止碰撞事故發(fā)生,保證人身及設備的安全。


2 硬件設計
2.1 固有頻率正反饋發(fā)生器電路
    在硬件電路結構上,很重要的一點是保證超聲波發(fā)射頻率與換能器固有頻率的一致和穩(wěn)定,不隨時間或因溫度而漂移,同時也有利于超聲波換能器發(fā)射能量的轉換。為達到這個目的,固有頻率正反饋發(fā)生器電路是措施之一。
2.2 換能器
    只使用一個換能器也有利于達到這個目的,因為反射回的聲波就是它本身發(fā)射的聲波,共振頻率相同,壓電效應最佳。從電路結構講,發(fā)射與接收切換器,使得一個換能器起到發(fā)射與接收的兩個作用。
2.3 線性電路
    線性電路包括前置放大、噪音過濾、線性放大、整形電路。將微弱的聲發(fā)射和接收信號進行處理,使之能與單片機部分的后續(xù)電路相匹配。
2.4 微機處理器(主AT89C52)
    通過軟件編程,使之能控制系統(tǒng)的正常工作。具體功能如下:聲發(fā)射控制、報警距離級別選擇、聲光語音報警、車位距離顯示、汽車和串口中斷傳送數(shù)據(jù)。
2.5 顯示部分
    顯示部分由從AT89C52和LED數(shù)碼管組成,能將主AT89C52傳過來的信號經過驅動傳送給位于駕駛室的從AT89C52的串口,再點亮LED數(shù)碼管,起提示作用。
    以上電路(除位于駕駛室的顯示部分外)采用集成電路芯片,使之結構緊湊,工作可靠。對超聲波進行編碼和解碼,能完全克服各類頻譜的汽車光源和自然光源的干擾。因帶有單片機電路結構的系統(tǒng)必須保證抗干擾,故在本儀器中,電源電路和相應的抗干擾電路是不可少的,軟件程序編寫也要與硬件配合,同時解決抗電磁干擾問題。既然是利用聲波測量距離,就要考慮使用現(xiàn)場的聲波環(huán)境,因為它們同樣能被超聲波換能器接收到。用于測量距離的超聲波換能器的固有頻率一般都在15~40 kHz,而路面的噪音頻率是十分豐富的,它們中的聲譜頻率有與使用的換能器的固有頻率相同的部分,則干擾回波測量。因此,在硬件電路上要解決這個問題,同時在軟件程序的編制上也要有抗干擾部分。報警距離級別選擇是為了用戶在不修改程序的情況下,根據(jù)用戶自己的意愿來選擇。

[!--empirenews.page--]
3 軟件設計
    為了達到前述儀器的主要功能,程序采用C51的功能模塊逐一實現(xiàn)。程序分為主程序(chret.c)和另外三個模塊文件,即display.c,eraseint.a51,transplant.c。
3.1 主程序
    主程序框圖如圖2所示。

    本程序對工作過程分了8個狀態(tài):準備狀態(tài)(t0~t1)、發(fā)射超聲波(t1~t2)、不接收信號時間(t2~t3)、等待聲波反射時間(t3~t4)、測反射的個數(shù)(t4~t5)、不計反射波個數(shù),間歇一段時間(t5~t6)、再測波的個數(shù)(t6~t7)、間歇時間(t7~t0)。為測得超聲波收發(fā)時間差t,換算成距離s和判斷是否報警,程序中使用了兩個函數(shù):
    一個是void t0Interrupt(void)interTupt:1 using 1,它是t0計時中斷函數(shù),通過switch語句處理由工作過程分成的8種狀態(tài)。
    另外一個是函數(shù)void intInterrupt(void)interrupt2 using 2,它處理反射回來的輸入信號,發(fā)生在t3~r4階段,主要是由int1外部中斷來得出時間distanceIn-time,并啟動T1計數(shù)器,它用來計算反射波個數(shù)。
    通過以上兩個函數(shù)可獲得t,后面轉換成s和判斷是否報警便迎刃而解。Chret.c的函數(shù)組成:

    
    主程序對抗干擾采取了3個措施(防止誤報警):
    (1)t4~t5狀態(tài),給反射回來的波定個窗口,對于高于33.3 Hz或小于11.1 Hz的波不計數(shù);
    (2)t6~t7狀態(tài),通過測10 ms來判斷:若是干擾在此時能測到;若是正常反射,此時應根本測不到波;
    (3)對報警判斷兩次(1.3 s會自動清0一次)。
3.2 串口通信模塊——transplant.c
    主要將主AT89C52的程序中chDis準確無誤傳給顯示部分(位于駕駛室),設計一個通信協(xié)議,以保證不收亂碼,即在chDis這個數(shù)據(jù)前面添加一個報頭數(shù)據(jù)Head,而后面添加一個檢驗數(shù)據(jù)check,這樣顯示部分就只在Head出現(xiàn)時才接收,且檢驗正確才顯示。由于測t時,程序的時序已經固定,在此基礎上進行串口通信,就只能夠采用中斷方式,而不能采用查詢方式,否則將出現(xiàn)“死機”現(xiàn)象。
    對于display.c,eraseint.a51這兩個模塊,在主程序中調用即可,功能單一:一個用來顯示數(shù)據(jù);一個用來執(zhí)行iret指令。


4 結 語
    本文設計的防撞裝置在結構上采用微電腦技術和專用芯片設計,具有結構簡單,小型化的特點,非常適合用于測控系統(tǒng);在軟件設計上,突出模塊的靈活性,并且C51語言簡潔,大大簡化了編寫程序的工作量。比較現(xiàn)在市場上已有的汽車防撞器,該系統(tǒng)結構緊湊,成本低,可靠性好,通信能力強,能有效地避免汽車相撞事故的發(fā)生,具有一定的市場價值。

本站聲明: 本文章由作者或相關機構授權發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點,本站亦不保證或承諾內容真實性等。需要轉載請聯(lián)系該專欄作者,如若文章內容侵犯您的權益,請及時聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或將催生出更大的獨角獸公司,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。

關鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

加利福尼亞州圣克拉拉縣2024年8月30日 /美通社/ -- 數(shù)字化轉型技術解決方案公司Trianz今天宣布,該公司與Amazon Web Services (AWS)簽訂了...

關鍵字: AWS AN BSP 數(shù)字化

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術公司SODA.Auto推出其旗艦產品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認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1.5...

關鍵字: 汽車 人工智能 智能驅動 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)務能7×24不間斷運行,同時企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務中斷的風險,如企業(yè)系統(tǒng)復雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務連續(xù)性,提升韌性,成...

關鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報道,騰訊和網易近期正在縮減他們對日本游戲市場的投資。

關鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產業(yè)博覽會開幕式在貴陽舉行,華為董事、質量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關鍵字: 華為 12nm EDA 半導體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產業(yè)博覽會上,華為常務董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關鍵字: 華為 12nm 手機 衛(wèi)星通信

要點: 有效應對環(huán)境變化,經營業(yè)績穩(wěn)中有升 落實提質增效舉措,毛利潤率延續(xù)升勢 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務引領增長 以科技創(chuàng)新為引領,提升企業(yè)核心競爭力 堅持高質量發(fā)展策略,塑強核心競爭優(yōu)勢...

關鍵字: 通信 BSP 電信運營商 數(shù)字經濟

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺與中國電影電視技術學會聯(lián)合牽頭組建的NVI技術創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產業(yè)鏈發(fā)展研討會上宣布正式成立。 活動現(xiàn)場 NVI技術創(chuàng)新聯(lián)...

關鍵字: 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年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會上,軟通動力信息技術(集團)股份有限公司(以下簡稱"軟通動力")與長三角投資(上海)有限...

關鍵字: BSP 信息技術
關閉
關閉