倒車(chē)雷達的工作原理
PDC系統的工作原理就是通常是在車(chē)的后保險杠或前后保險杠設置雷達偵測器， 用以偵測前后方的障礙物，幫助駕駛員“看到”前后方的障礙物，或停車(chē)時(shí)與它車(chē)的距離，此裝置除了方便停車(chē)外更可以保護車(chē)身不受刮蹭。
PDC是以超音波感應器來(lái)偵測出離車(chē)最近的障礙物距離， 并發(fā)出警笛聲來(lái)警告駕駛者。而警笛聲音的控制通常分為兩個(gè)階段，當車(chē)輛的距離達到某一開(kāi)始偵測的距離時(shí)，警笛聲音開(kāi)始以某一高頻的警笛聲?shū)Q叫， 而當車(chē)行至更近的某一距離時(shí)，則警笛聲改以連續的警笛聲，來(lái)告知駕駛者。PDC的優(yōu)點(diǎn)在于駕駛員可以用聽(tīng)覺(jué)獲得有關(guān)障礙物的信息，或它車(chē)的距璃。PDC系統主要是協(xié)助停車(chē)的， 所以當達到或超過(guò)某一車(chē)速時(shí)系統功能將會(huì )關(guān)閉。
系統硬件電路設計
系統結構
系統框圖如圖1所示。該系統由單片機控制電路、超聲波發(fā)射與接收電路、溫度補償電路、LCD顯示電路以及語(yǔ)音報警電路等幾部分組成。單片機AT89C51 是整個(gè)系統的核心部件，協(xié)調各部分電路的工作。單片機在超聲波信號發(fā)射的同時(shí)開(kāi)始計時(shí)，超聲波信號在空氣中傳播遇到障礙物后發(fā)生反射，反射的回波信號經(jīng)過(guò)處理后輸入到單片機的INTO端產(chǎn)生中斷，計數器停止計數。通過(guò)計數器測得的脈沖數可得到超聲波信號往返所需要的時(shí)間，從而達到測距的目的。超聲波探頭選用TCF40-25TR1型收發(fā)一體式超聲波傳感器，諧振頻率為40 kHz；超聲發(fā)射與接收電路采用LM1812專(zhuān)業(yè)集成電路，不僅外圍元件較少，電路簡(jiǎn)單，而且有更好的穩定性及可靠性；溫度補償電路采用一線(xiàn)制數字溫度傳感器DS18B20，利用聲速和溫度之間的關(guān)系對聲速進(jìn)行校正，從而消除溫度對聲速的影響；語(yǔ)音報警電路采用ISD4004，可實(shí)現汽車(chē)倒車(chē)過(guò)程中的語(yǔ)音報警。
單片機控制電路
系統控制部分的核心是ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C51。AT89C51采用40引腳的雙列直插式封裝（DIP）形式，內部由CPU，4 KB的ROM，256 B的RAM，2個(gè)16位的定時(shí)／計數器T0和T1，4個(gè)8位的I／O端口和一個(gè)全雙工串行通信口等部分組成。AT89C51單片機具有系統結構簡(jiǎn)單，成本低，可靠性高，低功耗等特點(diǎn)。特別是內部集成了4 KB的FLASH程序存儲器，使單片機系統的結構更加簡(jiǎn)單，也使其得到了廣泛的應用。同時(shí)，它還具有高級語(yǔ)言編程的特點(diǎn)，指令豐富，軟件開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單。 AT89C51單片機是整個(gè)系統的核心部件，其作用是控制超聲波專(zhuān)用集成芯片LM1812的發(fā)射和接收，對計時(shí)器的計數結果進(jìn)行數據處理后送入LCD顯示以及控制語(yǔ)音報警電路工作。
超聲波發(fā)射和接收電路
本系統采用超聲波專(zhuān)用集成電路LM1812作為超聲波發(fā)射和接收電路的主控芯片。LM1812是一種通用型超聲波收發(fā)器，主要用在各種各樣的測距、定向和通信中。芯片包括一個(gè)脈沖調制C類(lèi)發(fā)射器，一個(gè)高增益接收器，一個(gè)脈沖調制檢測器及噪音抑制電路。LM1812第1腳外接L1，C1決定了電路發(fā)送或接收的工作頻率，其工作頻率為：
改變電感L1，電容C1的值可以改變振蕩頻率（本系統中f0為40 kHz），最高可達325 kHz。
超聲波發(fā)射和接收電路如圖2所示。當LM1812的8腳為高電平時(shí)，LM1812處于發(fā)射模式；當8腳為低電平時(shí)，LM1812處于接收模式。值得注意的是，單片機到LM1812的連接要進(jìn)行5～12 V的電平轉換。當LM1812處于發(fā)射模式時(shí)，L1，C1振蕩槽路被切換為振蕩模式，振蕩信號經(jīng)驅動(dòng)放大后，由13腳及6腳輸出。6，13腳之間所接變壓器線(xiàn)圈的匝數比是根據TCF40-25TR1型收發(fā)一體式超聲波傳感器的阻抗來(lái)確定的。實(shí)驗證明，變壓器線(xiàn)圈的匝數比大約為4：1時(shí)可實(shí)現與超聲波發(fā)送器阻抗相匹配。超聲波接收器接收到的超聲波信號經(jīng)電容耦合由4腳輸入，再經(jīng)內部?jì)杉壏糯蠛笸?腳的諧振回路取出的信號一起送到檢測器。當檢測到超聲波回波信號時(shí)，LM1812的14腳（與單片機的INT0端相連）變?yōu)榈碗娖?，使單片機的T0計數器停止計數。
溫度補償電路
溫度補償電路采用了美國DALLAS半導體公司的DS18B20單總線(xiàn)型數字溫度傳感器。單總線(xiàn)即只用一根信號線(xiàn)來(lái)傳輸數據，而且數據傳輸是雙向的，單總線(xiàn)具有“線(xiàn)與”功能，連接方便，便于擴展。DS18B20集溫度測量、A／D轉換于一體，具有體積小、動(dòng)態(tài)范圍寬、測量精度高等優(yōu)點(diǎn)。DS18B20和單片機接口電路如圖3所示。
DS18B20采用單總線(xiàn)方式和AT89C51單片機相連，即DS18B20的1腳接地，3腳接地，2腳接至AT89C51的P11引腳，同時(shí)將P11引腳采用一只4．7 kΩ的電阻上拉至VCC。測得的溫度值以16位帶符號擴展的二進(jìn)制補碼形式存儲在高速暫存存儲器的第1，2字節，單片機通過(guò)單總線(xiàn)接口讀到該數據后，即可通過(guò)計算得到實(shí)時(shí)環(huán)境溫度值。
LCD顯示電路
本系統顯示電路采用金鵬電子的OCMJ12232C_3液晶顯示模塊，此液晶模塊內含字庫，能非常方便地顯示漢字。OCMJ12232C_3液晶和單片機 AT89C51的接口電路如圖3所示，其中OCMJ12232C_3液晶的15腳接地，即采用串口通信方式。顯示內容包括倒車(chē)距離和車(chē)外溫度兩部分，分兩行顯示：第一行顯示倒車(chē)距離，第二行顯示車(chē)外溫度。倒車(chē)距離以cm為單位，精確到0．1 cm；溫度以℃為單位，精確到O．1℃。
語(yǔ)音報警電路
本系統的語(yǔ)音報警電路采用ISD4004語(yǔ)音芯片。ISD4004與單片機接口電路如圖3所示。從圖中可以看出，ISD4004和單片機AT89C51之間的連接較少。單片機的P00接ISD4004的片選引腳SS，控制ISD4004是否選通；P0l 接ISD4004的串行輸入引腳MOSI，從該引腳讀入放音的地址；P02接ISD4004的串行輸出引腳MISO；P03接ISD4004的串行時(shí)鐘引腳SLCK；P04接撥動(dòng)開(kāi)關(guān)，用于選擇錄音或者放音；P05接STOP按鈕，用來(lái)對ISD4004進(jìn)行復位；P06接AN按鈕，按下時(shí)ISD4004開(kāi)始工作；P33（INT1）接ISD4004的中斷引腳INT。ISD4004芯片所需要的連接還有音頻信號輸出引腳AUD OUT，該引腳通過(guò)一個(gè)濾波電容，經(jīng)功率放大電路LM386后與揚聲器連接；MIC接入ISD4004：的錄音信號輸入端（ANA IN-、ANA IN+）；AMCAP為自動(dòng)靜音端，使用時(shí)通過(guò)一電容接地。此外，由于ISD4004的工作電壓為3 V，而單片機所需供電電壓為5 V，因此需要采用LM317變壓電路得到3 V電壓供ISD4004使用。
當倒車(chē)距離大于3 m時(shí)，語(yǔ)音提示為“倒車(chē)安全”；當倒車(chē)距離在2～3 m之間時(shí)，語(yǔ)音提示為“倒車(chē)”；當倒車(chē)距離在1～2 m之間時(shí)，語(yǔ)音提示為“倒車(chē)小心”；當倒車(chē)距離在0．5～1 m之間時(shí)，語(yǔ)音提示為“倒車(chē)危險”；當倒車(chē)距離小于0．5 m時(shí)，語(yǔ)音提示為“非常危險，緊急停車(chē)”。
聯(lián)系客服
