汽车倒车雷达系统的制作

科学发展　獬垮青谢唁　汽车倒车雷达系统的制作　温阳，樊启玲，吉成阳，赵敉银　（江西科技师范大学，江西南昌３３００１３）　摘　要：汽车倒车雷达系统是基于５１系列单片机作为系统的总控制器，利用超声波测距原理，以ＮＥ５５５作为系统的脉冲发射源，采用１６０２液晶显　示，能实时显示与报警，达到了较大的测试距离和较高的测量精度。　关键词：超声波测距；单片机：液晶　一、设计要求　理、显不。　１、具有测距功能，测量距离０．１ｍ～１．０ｍ；　２、测量距离精度：误差＋ｌｃｍ；　３、利用液晶显示实时测量距离；　发射：由ＮＥ５５５产生频率为４０ＫＨｚ的方波，经过ＣＤ４０４９互补电路推　升功率，最后由换能器将超声波发射出去。　接受：由接收换能器接收转换而来的电信号，经过放大、滤波、比较后　给ＭＣＵ处理。　４、达到危险值时报警　二、实现方案　１、主控制模块　主控制模块我们选用５１单片机，５１单片机的最小型系统非常简单，能　够满足该系统的所有要求，并且价格便宜，性价比极高。　２、发射模块　本系统是用超声波测距原理实现测距的。超声波是一种人耳无法听　处理：５１单片机最小系统板。经接收模块处理过的信号由本信号做出　处理并计算出距离。　显示：以ＳＴＣ８９Ｃ５２为控制核心，进行液晶的距离显示。系统组成方框　图如图１所示：　到，频率高于２０ＫＨｚ的声音。这里到底选择多大的频率作为发射频率由所　采用的超声波探头有关。所以必须对发射探头的物理性质做详细的分析。　在没有任何驱动电路的情况下，只利用信号源和示波器来定性的分析　接收探头电压随发射探头距离、频率以及发射探头两端加的电压关系。　表１中心频率测量（单位：ｍｖ）　频率ｆ　３９Ｋ　３９６Ｋ　３９ｌ８Ｋ　３９．９Ｋ　４ＯＫ　４ｌＫ　重　液晶显示　～　１｝＿｛‘　发射电路ＩＩ批。¨　山般Ｉ　ｌ　’　　１－　机　图１系统框图　接收Ｖｍ　ｌ５６　ｌ９９　２０８　２３６　８　１９２　四、系统软件　１、由单片机输出一个高电平给ＮＥ５５５控制产生４０ＫＨｚ的方波。通过　外部中断采集电平触发信号，并利用定时器计算出时间，通过超声波来回　传递的时间，我们就可以根据传递时间来汁算出距离。　我们都知道声波在空气中的传播速度约为３４４ｍ／ｓ（２１￣Ｃ，标准气压　下），假定我们通过单片机测得发射和接受所用的时间为ｔ，那么根据公式：　距离＝速度×时间　此时可以得出超声波的传输往返距离。那么真实距离为往返距离的二　分之一。　测试条件：发射探头所加电压Ｖｐｐ＝２０Ｖ，两探头距离Ｌ＝２０ｃｍ。　通过分析表格我们可以知道，超声波的中心频率在３９．９Ｋｈｚ左右。因　此我们选用４０ＫＨｚ作为它的中心频率。　如果仅用ＮＥ５５５产生４０ＫＨｚ的方波直接接到发射探头上时，接收探　头所接到的信号是很微弱的，所以我们还需在方波产生电路和探头之间加　一个功率放大电路。得出由ＮＥ５５５和ＣＤ４０４９搭建的互补对称式功率放　大电路，最后由换能器发射的发射模块方案，如下图所示：　２、程序流程图如图２所示：　３、接收模块　超声波在金属、木材、混凝土、玻璃、橡胶和纸上可以１００％反射。但是　我们知道声波是会随着距离的增加成比例的衰减。从表１分析我们也可以　知道，在发射电压为２０Ｖ，探头距离为２０ｃｍ的情况下接收探头接收到的电　压只有几百甚至是几十ｍＶ。所以我们需要对接收到的信号进行放大处　理，放大电路采用简单的三极管放大电路，放大倍数约为５Ｏ倍即可。　超声波探头的选频特性比较好，为了提高系统的信噪比，因此我们还　另外加入了滤波电路。通过对信号的整形和放大，检波之后通过比较模块　进一步整形，从而得到比较完好的方波信号。　三、系统硬件　结合上面的方案叙述，我们可以将系统分为４个模块：发射、接受、处　图２程序流程图　五、系统调试　５．１测试方法与结果　在本实验测试的过程中，由于波形的处理存在着时间的延迟以及其他　的不稳定因素，因此测出来的实验数据会存在一定的误差。测量数据如表　￣＇１６６　科学发展　秣壤黼　基于ＧＳＭ与ＧＰＳ老年人拐杖设计　何兴臣，丁亚峰，顾辉，王洪宇　（９１２０６部队２６６０００）　摘要：当代中国已步入老龄化社会，老人问题日益突出：迷路走失、病情发作救助不及时等问题让许多老人失去了生命，更是出现老人摔倒无人敢　扶的现象。本作品夕阳拐杖的诞生很好的解决了以上的社会难题。利用ＧＰＳ和磁传感器独特设计成的“指家针”使指针始终指向家的方向使老人不再因迷　路而走失。三级递进式安全保障系统，当检测到老人病发或意外摔倒时，作品会发声报警、向家人的手机中发送短信、直拨１２０分别向周围、家人、急救中心　求救，从而使得老人在最短的时间内获救。此外我们还增加设计了路面检测避障，夜行照明灯安全辅助功能，大大提升了老年人出门的安全系数　关键词：指家针；ＧＰＳ；ＧＳＭ；智能避障　（一）三级递进式安全保障系统　于芯片上的磁耦合带；偏置带和置位／复位带，用于确保精度。偏置带，用于　第一级：智能指家针功能。受指南针启发我们独创性的设计了永远指　校正传感器，或偏置任何不想要的磁场。该芯片以・ＲＳ２３２协议，及ＩＩＣ协议　向家位置处的指家针。为了节约成本，我们取消了原本指针式设计，改用　与其他设备通信。测量数据精度高，稳定性高。并切具有重新标定的功能，　ＬＥＤ指示灯围成一个圆盘指示不同方向。当其中一列指示灯亮起时，它所　能够在任意位置得到准确的方位角，其输出的波特率是９６００ｂｐｓ，有连续输　指的方向就是老人的家所在的方位。　出与询问输出两种方式，具有磁偏角、补偿功能，可适应不同的工作环境。　第二级：一键式求助功能。包括一键短信和一键电话。老人在出行时，　二、一键式求助与终极求救功能　感觉到自己身体不适或者疾病要发作时，按下拐杖上的一号键，系统自动　采用的是带语音增强的ＧＳＭ通信模块。　将含有老人地理位置的求救信息发至老人亲属的手机上。当老人感觉到情　ＧＳＭ是Ｇｌｏｂ￣Ｓｙｓｔｅｍ　Ｆｏｒ　Ｍｏｂｉｌｅ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ的缩写。它是一个　况很危急，按下二号键，系统将立即呼叫预先设定的一位亲属，若无应答则　蜂窝网络，也就是说移动电话要连接到它能搜索到的最近的蜂窝单元区　立即呼叫老人的另一位亲属，若两位家人都无法及时取得联系，系统将即　域。ＧＳＭ网络运行在多个不同的无线电频率上。本作品模块采用高性能　刻拨打１＂２０急救中心，从而使老人能在第一时间向外界发出求救信号。一　ＧＳＭ芯片，支持ＤＢ９的ＫＳ２３２、直联式ＴＴＬ、ＣＭＯＳ等多种接口方式与计　键求救的应用，有效地避免了时间的浪费，为老人争取最佳的救助时机。　算机或ＣＰＵ系统相联，通过标准的ＡＴ指令与本评估板模块进行控制接　第三级：终极求救功能。针对患有心脏病、脑血栓等突发疾病的老人而　口，能为系统提供短消息数据通信、ＣＳＤ数据通信与语音数据通信等多重　设计。当病情突然发作老人昏厥失去意识时，拐杖就会大声鸣笛，向周围群　服务与无线接口方案。单片机通过控制此模块向家人发短信和拨打电话进　众求救，与此同时，带有老人此刻位置的紧急求救短信也会发到家人的手　行求助。　机上，根据此位置信息家人会更快地找到老人，使得到最及时的救助。　三、定位追踪功能　（二）定位追踪功能　通过ＧＰＳ和ＧＳＭ模块共同实现。　．　老人外出时，家人想要知道老人的位置只需将相应指令以短息的形式　单片机读取ＧＰＳ收到的定位信息后储存到单片机内存，ＧＳＭ模块收　发送到老人拐杖上，拐杖会自动将老人的地理位置以短息的形式发送到家　到使用者家人手机发送的指令后，单片机把内存中的定位信息又通过　人手机上。这样家人就可随时了解老人的位置，免除了家人因不知道老人　ＧＳＭ发回到该家人手机上，这样家人就可以随时知道老人所在的位置，免　在哪而担心。　除了家人的担忧。　（三）辅助安全功能　　．四、智能避障功能　智能避障一老人外出行走时，当遇到有坑洼处或高耸的路面障碍时，　由红外发射管和红外一体化接收管实现。　拐杖会发出警报提醒老人注意路面情况。照明一高亮度照明灯方便老人夜　红外发光二极管（红外发射管）内部构造与普通的发光二极管基本相　行。　同，材料和普通发光二极管不同，在红外发射管两端施加一定电压时，它发　一、技术原理说明，智能指家针功能主要由ＧＰＳ和磁传感器组成。　出的是红外线而不是可见光。　１，ＧＰＳ部分：采用现成的ＧＰＳ模块，在这不在赘述。　接收部分的电路被集成在一个元件中后成为一体化红外接收头。内部　２，磁传感器部分：利用ＨＭＣ１０５２双轴线性磁传感器，它的每个传感　电路包括红外监测二极管，放大器，限副器，带通滤波器，积分电路，比较器　器都有一个由磁阻薄膜合金组成的惠斯通桥。当桥路加上供电电压，传感　等。红外监测二极管监测到红外信号后把信号送到放大器和限幅器，限幅　器将磁场强度转化为电压输出，包括环境磁场和测量磁场。ＨＭＣ１０５２包括　器把脉冲幅度控制在一定的水平，而不论红外发射器和接收器的距离远　两个敏感元件，它们的敏感轴互相垂直。敏感元件有两部分，共存于单硅芯　近，交流信号进入带通滤波器，带通滤波器可以通过３０ｋｈｚ到６０ｋｈｚ的负　片中，完全正交，且参数匹配　ＨＭＣ１０５２的尺寸小，低工作电压，而且消除　载波，通过解调电路和积分电路进入比较器，比较器输出高低电平，根据电　了两个敏感元件引起的非正交误差。除了惠斯通电桥，ＨＭＣ１０５２有两个位　平的高低控制蜂鸣器的发声从而进行报警提示。■　２所示　（３）超声波的波束集中度的不同也会对测量结果产生明显的影响。　表２测量结果及数据分析　六、结论　实际值　０．２００　Ｏ．５ＤＯ　Ｑ８００　１．０００　经过测试，本系统能够在电源供电的情况下实现自动测距、实时显示　测量值ｌ　Ｏ．２ｌ０　０．５１２　Ｑ８１８　１．０２３　测试距离的功能。在较短距离时能够做到测量速度快，精度高的要求。■　测量值２　０．２０５　０．　Ｏ　Ｑ８ｌＯ　１　０３０　参考文献　［１］谢红．模拟电子技术．哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，２００１年．　测量值３　０．２０５　０．５ｌ８　Ｑ８２０　１．０２０　【２】李万臣．模拟电子技术基础设计仿真编程与实践．哈尔滨：哈尔　平均值　０．２０７　Ｏ．５ｌ７　Ｑ８ｌ６　１．０２５　滨工程大学出版社，２００３年．　５．２测试误差分析　［３】赵健领．５１系列单片机开发宝典．北京：电子工业出版社，２００７年．　误差原因分析：　【４］张毅钢等．新编ＭＣＳ－５１单片机应用设计．哈尔滨：哈尔滨工业大　（１）超声波在空气中传播时会随着距离衰减，所以我们测到的距离可　学出版社，２００３年．　能并不是第一个回波反射回来的。　作者简介：　（２）我们采用的声波速度是在标准大气压下２１ＲＥ时的波速，但是实际　温阳（１９９４一），男，汉族，江西省南昌市人，本科，单位：江西科技师范大　温度和气压是在不断变化的，这也会对我们的测量结果产生一定的影响。　学通信与电子学院，研究方向：光电子技术科学。　１６