微控制器和超聲波技術(shù)在汽車倒車檢測系統(tǒng)中的應(yīng)用(05-100)

　　超聲波測量距離的計(jì)算方法

　　超聲波是以脈沖串的形式向外發(fā)送的,脈沖頻率即中心頻率(或稱標(biāo)準(zhǔn)頻率)。PIC l8F8490主控器的定時(shí)器1(見圖3的 IC1內(nèi)所示)從發(fā)射第一個(gè)脈沖的上升沿時(shí)刻開始計(jì)數(shù),直到主控器收到不斷衰減的接收信號小于設(shè)定值(即當(dāng)距離小于一個(gè)預(yù)先設(shè)定值)時(shí)定時(shí)器1停止計(jì)數(shù)。因此,所測量出的時(shí)間間隔(發(fā)射信號和接收到的反射信號之間的時(shí)間差) △t 乘以聲速就等于被測距離L的兩倍(2△L)。若超聲波在溫度T時(shí)的傳播速度為V,則微控制器就可以計(jì)算出汽車和障礙物之間的距離,其計(jì)算被測距離的公式為：

 

　　為此,只要當(dāng)距離小于一個(gè)預(yù)先設(shè)定值時(shí),非但有顯示而且就會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警信號。

　　關(guān)于提高倒車檢測系統(tǒng)性能與精度的解決

　　換能器選擇與安裝

　　根據(jù)所需要的精度、距離和系統(tǒng)成本,有幾種不同的實(shí)施方案可供選擇。換能器的頻率和功率越大,精度就越高。換能器頻率越高,其體積越小,也就使得系統(tǒng)可以更簡便地安裝到汽車上。頻率低的換能器也有好處,其探測范圍更大,更容易探測到換能器周圍的物體。一種可降低干擾的廉價(jià)技術(shù)是,在接收換能器周圍加一根3厘米的管子,這樣就可以集中接收有效信號,并增加方向性。

　　影響系統(tǒng)性能下降的一個(gè)重

　　要因素是,在發(fā)射器和揚(yáng)聲器之間的串?dāng)_。只有發(fā)射脈沖在接收換能器中的作用徹底消失,接收信號才能被探測到。在這兩個(gè)組件之間盡可能減少機(jī)械耦合很重要。可采用的技術(shù)是,將每個(gè)換能器安裝在不同的PCB上。如果它們共用一個(gè)基板,可以在換能器后面放一塊薄的泡沫塑料。如果發(fā)射-接收運(yùn)用單換能器解決方案,那么應(yīng)該通過軟件在發(fā)射之后和啟用接收部分之前設(shè)置一個(gè)足夠長的延遲。應(yīng)該避免給換能器增加任何保護(hù)涂層。所有這些技術(shù)都能改進(jìn)超聲系統(tǒng)的性能

　　關(guān)于系統(tǒng)精度的提高

　　溫度傳感器消除該項(xiàng)誤差 由于當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)超聲波的傳播速度也隨之改變,這將會(huì)引起測距誤差。利用溫度傳感器TCl047A測量空氣溫度再送主控器中的A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行溫度補(bǔ)償,即可消除該項(xiàng)誤差。

　　改善接收器LC帶通濾波器效果,可以增加信號保真度和系統(tǒng)精度。反射信號的額外增益級對增加探測范圍和提高精度也有幫助。

　　結(jié)束語

　　上述類型的汽車倒車障礙檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案是微控制器和超聲波傳感器相結(jié)合的應(yīng)用技術(shù),是提高駕駛安全與體驗(yàn)的一個(gè)解決方案。由于系統(tǒng)可以識別駕駛盲區(qū)內(nèi)的障礙物,司機(jī)駕駛起來會(huì)更加得心應(yīng)手。

　　通過方案比較,該基于微控制器技術(shù)倒車障礙物撿測系統(tǒng)比單純用硬件電路系統(tǒng)(例內(nèi)置有發(fā)送接收電路的LM1812芯片及外圍電路組成的撿測系統(tǒng))要方便靈活得多,因?yàn)榭捎贸浞职l(fā)揮軟件技術(shù)的優(yōu)勢,既可根據(jù)運(yùn)行與泊車環(huán)境需要增加功能又替代很多硬件電路,使倒車障礙物撿測系統(tǒng)更可靠準(zhǔn)確.

　　參考文獻(xiàn): 1、 MicrochipTechnology Incorporated 2004年產(chǎn)品目錄. 2、何希才主編 傳感器技術(shù)及其應(yīng)用.北京航空航天大學(xué)出版社 2005年4月出版.