超声波驻车暨倒车雷达系统研制.doc

超声波驻车暨倒车雷达系统研制 吴勉 （法雷奥航盛汽车开关及探测系统有限公司 广东深圳） 摘要：主要介绍起声波驻车暨倒车雷达的工作原理覆其电路设计。系统由起声波有深传感嚣、单片机、车速信号和倒车档信号输入电路、超声波发射电路、超声波接收电路、显示和报警电路组成。谈倒车雷达具有抗干扰性能好、反应速度快、性能价格比高等特点，完空满足于车辆对障碍物刺距，现已经在莱国内丰厂实现了批量生产。 关键词：超声波传癌器倒车雷达障碍袖中圈分类号： 文献标识码： 文章螭号：（）引言 驾驶员在倒车时，由于存在视觉盲区，无法看清车后的障碍物，很容易损伤汽车，甚至发生事故。为了避免或减少因此带来的损失，需要有倒车雷达帮助司机安全倒车。本文介绍一种利用超声波测距原理设计的高性价比倒车雷达，他不但能够测量出汽车与车后障碍物之间的距离，而且能通过发光管显示障碍物大约距离和通过声音警示驾驶员。 超声波是由机械振动产生的，可在不同介质中以不同的速度传播。由于超声波具有定向性好、能量集中、在传输过程中衰减较小、反射能力较强等优点，超声波传感器可广泛应用于非接触式检测方法，他不受光线、被测物颜色等特性的影响，在恶劣的工作环境下具有一定的适应能力。 本文着重介绍脉冲回波法的超声测距原理及系统构成。工作原理 超声波传感器向空气中发射超声波，探测来自某个物体的反射波。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羞血，然后求出距离。在已知速度。的情况下，不难得出： （） 在空气中，常温下超声波的传播速度是 ，由于超声波的传播速度受到空气中温度、湿度、压强等因素的影响，其中受温度的影响较大，如温度每升高，声速增加约 。但在测距精度要求不是很高的情况下，可以忽略温度的影响。 这样，只要测得超声波发射和接收回波的时间差出，就可以计算出从发射点到障碍物之间的距离。单片机与各部分电路的接口 本系统外部连接个传感器，车首个，车尾个。系统是以单片机为核心，实现其对各部分电路的控制和响应。 如图所示，分别外接个发光二极管，指示各个车位方向是否存在障碍物，通过软件输出高和低电平控制发光二极管发出闪烁或持续长亮外接蜂鸣器电路；一分别外接发射电路，可外部接个超声波传感器，通过软件输出高或低电平可驱动外部超声波传感器发射超声波，初始状态保持低电平；连接个门电路控制引脚，通过软件输出高或低电平可选择打开或关上某个门电路；端口连接车速信号输入，每秒个脉冲表示 ；倒车档信号输入；，分别连接经过滤波和检波后的回波输入信号，通过扫描此端口就可以判断是否接收到回波。超声波发射电路和回波信号输入电路 超声波发射电路和回波信号输入电路如图所示。 从单片机的日脚输出 的方波信号，每次输出个周期，经过三极管将信号电压提升到 电源电压的幅度，该信号输出到传感器。传播到空气中的超声波强度随距离的变化成比例地减弱，这是因为衍射现象所导致的在球形表面上的扩散损失，也是因为介质吸收能量产生的吸收损失。为了使测距范围足够远，传感器上的变压器将输入脉冲电压从 升压到约 驱动传感器发出超声波。在发射之后，传感器转入一个听的状态，由于衰减，回波信号将是一个级弱信号，经过传感器上的放大电路后，反馈回来的信号在 之间。 反馈信号经电感和门电路后，输出到后一级的滤波放大电路。滤波放大电路 为了提高抗干扰性，滤波电路要针对 信号进行高值带通滤波，并对该频率信号提供倍左右的放大增益。本系统选用单片组成的两级放大电路，对接收到的超声波信号进行滤波和放大处理。过零检测电路厦检波 图由构成的过零检测和检波电路前一级构成一个过零检测电路，超声波回波信号在这一级被整形为 的方波信号。后一级、电阻。，和电容等组成低通滤波器，将多个连续脉冲合并成单个脉冲，输出到的输人引脚。抗干扰技术 作为汽车电子，倒车雷达的工作环境非常恶劣：工作环境温度范围为一经常受到振动和冲击；车内有刮水器电动机、燃油泵、火花点火线圈、空调起动器、交流发电机线缆连接的闯歇切断等多种噪声源，外有摩托车发动机噪声等。为了使倒车雷达不干扰其他系统，也不受其他系统的干扰，并且不会干扰系统自身，必须从硬件和软件两个方面考虑抗干扰措施。硬件方面主要采取电感滤波、电容去藕、变压器隔离以及接地屏蔽等抗干扰技术。软件方面主要通过“看门狗”技术以及数字滤波等措施提高系统可靠性。软件设计思想 由于超声波发射与接收共用一个传感器，在发射超声波到转人接收反射回波状态，很强的余振信号会对电路产生干扰；同时由于电路对回波信号的放大倍数非常犬，外界的宽频谱声波信号通过传感器对正常回波信号产生干扰。为防止系统的误测，在软件上采用重复测量技术，以此提高系统的抗干扰能力。主程序框图如图所示。结语 本系统利用超声波传感器实现无接触式测距，适用于车辆对障碍物的测距。 参考殳献丁镇生传感器及传感技术应用北京：电子工业出版社，王福瑞单片微机铡控系统设计大全北京：北京航空航天大学出版社，袁易全近代超声原理厦应用南京：南京大学出版社，吕俊芳传感器接口与检测仪器电路北京：北京航空航天大学出版社，超声波驻车暨倒车雷达系统研制作者： 吴勉， WU M