一种新颖倒车测距设计方案可以吧.pdfVIP

汽单电警 一种新颖倒车测距设计方案 三安电子有限公司王奕凌 摘要：本文主要论述无源探头超声波泊车测距系统的设计思想 关键词：IIC总线；余振+看门狗；时序交错 ^ 前言 随着嵌入式单片机在汽车电子上的广泛应用，泊车超声波测试器在国内外已逐渐成为中高 档小型汽车的一种标准配置推向市场。由于汽车本身结构问题及传感器、模拟放大电路的影 响；目前产品皆采用有源探头的设计方案，即传感头自带放大整形电路，此类产品传感头采用 四根线(电源、地、输入信号线、输出信号线)由于接线长，输出对输入藕合反馈容易造成回 馈自激从而使产品可靠性降低。针对以上问题进行改进，采用时序交错原理把供电、输入、输 出设计工作在同一传输线的不同时段，同时利用输入、输出的电压不一致对传感器部分的输 入、输出信号进行隔离，形成高性价比无源探头的产品设计方案。 测距机理 常温常压下声波在空气中的传播大约为330m／s，通过测量声波在生气中传播的时间既可计 算声波的行程，从而达到测量距离的目的。测量lcm精度的时间为30I_ts，大于66K的输入扫 描频率即可满足要求。利用单片机发送一串声波，从发送时开始计程，到接收反射信号时所测 即为来回行程。 由于避免声波发生器对环境的噪音以及外部环境对声波接收器的干扰，声波频率采用40 KHz的超声波。鉴于超声波传感器特性因素，传感器宜选用余振较短、功率小、体积小的一 体化陶瓷传感器，测距范围既可达25～150cm。由于区域差别及气温的变化对测量精度的影响， 故显示精度可设定为步进5cm。 系统方案及设计思想 本系统由传感部分、控制部分、声光报警提示三大部分组成。 传感部分；传感头采用发送接收一体陶瓷超声波传感器，主要功能是发送间隔超声波信号 及接收超声波信号，放大整形部分主要功能是对接收的微弱信号进行放大整形，驱动隔离部分 主要功能是产生80～120V的大电压驱动超声渡传感器发送超声波，及对加载在控制信号线上 的输出信号进行隔离以避免产生反馈自激。 系统控制方框示意简图如图1： 传感测距周期应小于显示每段最小距离除于汽车的最快倒车速度，即计算如下： s)，由于发送超声波的脉 设定汽车倒车的最快速度为lm／s，那么T=5cm／(1m／s)=50(m 118 2003．9 蠢A喊论文囊 j㈡i：j”¨：：¨鬟曩I乏|”誊焉I—jl≯。：{i ；：ⅢV x?!j㈡i”。，x·√。；i y{。。汽牵嗽警】 I}：¨l：。Ⅲ{!ii。ij{{i≯}Ⅲ=i}：’誊 冲数与测试的灵敏度有 关，脉冲数多灵敏度则 高，但脉冲数宽度应小于 (考虑传感器余振的特性) 能测距的最短距离来回时 程即n25cm+2／(330m／ s)·40k=60，考虑传感器余 振的特性取脉冲数12只 (即持续时间为0．5ms)。 控制电路与三传感电路的 连接方式均用双线——一 条控制线一条地线，传感 放大电路电源取自控制 线。控制电路与显示模块 采用模拟12C总线通信，同 时用一输出口直接控制语 音驱动电路。 硬件设计 电源部分 当倒车时接通汽车 12VDC电源系统开始工 作，非处于倒车状态时则 系统由于电源不接入不工 作。介于电源变化范围宽 且噪声大，电源必须进行 严格的滤波处理后提供 12V驱动电源及5V稳压 电源。 控制部分 微处理器采用 MIcRocHI P公司的 PICl6C58 OTPl8引脚嵌 入式单片机。其可靠性 强、指令少编程方便、并 具有较强的性价比，内部 采用哈佛结构，指令系统 共33条除调用及跳转指令外均为单指令周期，指令周期为振荡时钟的1／4分频，具有运行 速度快位操作功能强等特点。其硬件资源如下 12个双向I／O口，1个内置可编程看门狗，1