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1、2001年3月南昌航空工业学院学报March.2001第15卷第1期JournalofNanchangInstituteofAeronauticalTechnologyVol.15No.1文章编号:1001-4926(2001)01-0038-04汽车倒车测距仪的设计11112赵文龙 苑鸿骥 万卫强 许光泞 万泽亮(1.南昌航空工业学院测控工程系 江西南昌 330034;2.江铃汽车集团公司 江西南昌 330001)摘 要 本文介绍了汽车倒车测距仪的功能确定、测距原理、设计方法及技术实现,介绍了汽车与障碍物间距离测量的信号处理方法。论述了
2、如何有效地测出并实时地显示出汽车与障碍物的距离,规定了各种不同的报警类型,对于相关类测量系统设计有一定的参考意义。关键词 超声 单片机 测距 信号调理中图分类号TB551文献标识码:ABiBiBi声。前言随着汽车产业的发展和人们生活水平的不断提2 测距原理高,汽车的数量逐年增加,例如1999年,我国的汽车年产量已突破了180万辆,造成公路、街道、停车场、根据声音传播过程中遇到障碍物会发生反射这车库等越来越拥挤不堪。汽车驾驶员越来越为车的一原理可以测量距离,超声波测距也是这个原理,即安全担心了,其中倒车就是一个典型,在繁忙、拥挤、用超声脉冲
3、发射和接收其回波之间的时间差来计算狭窄的地方倒车时,驾驶员即得“瞻前”,又要“顾距离,计算公式如下:后”,往往一不小心,就会与汽车尾部障碍物发生碰V=331.5+0.607T撞事件。式中:V———超声波在空气中传播速度,其单位为米经过调查,对绝大部分非职业汽车驾驶员都希/秒,T———环境温度,单位为℃。望有一种能发现汽车尾部障碍物的“后视眼”———倒D=V×Δt/2=V×(t1-t0)/2车测距仪,因此我们设计了一种经济实惠的汽车倒式中:D———被测距离,单位为米,Δt———超声脉冲车测距仪,可以解决驾驶员的“后顾之忧”。发射与接收其回波
4、的时间差,单位为秒,t1———超声回波接收时刻,t0———超声脉冲发射时刻。1 汽车倒车测距仪的功能指标确定利用单片机的定时器/计数器可以较方便地实经过对许多汽车驾驶员的调查,确定主要功能现该测距原理,设单片机的T0端为起始发射同步定指标如下:时器(确定起点t0),单片机的T1端为回波测量定时(1)最大测距5.00米,最小测距0.35米,实时器(确定起点t1),单片机的P1.0(称F端)输出窄脉数字显示测得距离,显示分辨率0.01米;冲串,各端工作波形如图1所示。测量出t1和t0,(2)超过5.00米为溢出,仅显示小数点,当距离就可以算出
5、障碍物和超声探头之间的距离。小于0.35米时,显示为0.00,表示很危险;(3)灯光报警:当距离小于0.60米时,报警指示3 技术实现灯亮;(4)声音报警:当距离小于1.20米时蜂鸣器发3.1 系统框图说明出间隔频率为1Hz的Bi⋯Bi⋯声,当距离小于0.90系统框图如图2所示,采用AT89C2051单片机米时蜂鸣器发出间隔频率为2Hz的Bi⋯Bi⋯声,当作为智能处理部件,配有各种接口电路可实现实时距离小于0.60米时蜂鸣器发出间隔频率为5Hz的时间差采样、距离运算、显示及声光报警等功能。由Bi⋯Bi⋯声,当距离小于0.35米时蜂鸣器连续
6、发出于系统的一项重要任务是测量超声脉冲发射与其回发稿日期:2001-02-13 第一作者:赵文龙,1963年生,男,副教授,研究方向:现场点线应用技术及FCS研究。第1期赵文龙 等:汽车倒车测距仪的设计39波的时间间隔,故单片机与超声信号处理部分的连器T1记录下该脉冲下降沿时刻t1,单片机根据初始接端的工作时序是关键,而超声信号处理部分主要时刻t0(也称发射时刻)和接收时刻t1就可以算出由超声脉冲发射、超声回波接收两部分构成,超声信超声波传播的距离,该距离的一半即为所测距离。号处理部分的工作受单片机控制的,那么单片机是当介于6.61
7、5米和6.924米之间的障碍物产生怎样控制超声信号处理电路呢?的回波仍然有一定的强度时,应由T0端低电平控制不允许产生触发脉冲,而超过6.924米以外的障碍物产生的回波的声压,应该低于允许触发的阈值,这样可以确保本次测量发出的超声脉冲不会影响到下一个测量周期的计时。再说,由于要求的最大测距为5.00米,当计算出的距离超过5.00米时,仅显示溢出标志,不显示距离,为了确保计算的合理性,每次在发完16个40KHz的方波后,才启动上一个测量周期的距离计算、显示及报警处理,对上一个测量周期内未能产生对定时器T1的触发,则按距离溢出处理。倘若计算出
8、的距离小于某个报警阈值,则处理相应的报警,测距在安全距离,则关闭报警。如把超声探头安装在汽车尾部,就可测量出汽车与障碍物之间的距离。图1 测量原理时序图3.2 系统的超声信号处理部分由于汽车尾
