1 汽車防碰撞報(bào)警器硬件設(shè)計(jì)
根據(jù)產(chǎn)品性價(jià)比和實(shí)際需要，選用中易電測(cè)研究所研制的智能化超聲波測(cè)距集成電路芯片SB5027，它采用CMOS制造工藝，片內(nèi)具有比較器，標(biāo)準(zhǔn)40 kHz超聲波發(fā)生器以及回波響應(yīng)脈沖接收器，集有動(dòng)態(tài)數(shù)碼顯示信息輸出、操作鍵盤、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、參數(shù)設(shè)定等功能。將SB5027用作距離檢測(cè)時(shí)有以下特點(diǎn)：動(dòng)態(tài)數(shù)碼跟蹤顯示；可以對(duì)距離上限、中限、下限值等參數(shù)設(shè)定；可以對(duì)距離、時(shí)間、定時(shí)等報(bào)警允許參數(shù)設(shè)置；最大量程及最小分辨率均由用戶設(shè)置；支持增值測(cè)距功能。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示。系統(tǒng)由超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、鍵盤顯示電路、核心功能芯片，輔助電路(復(fù)位電路和晶振電路)及報(bào)警電路等組成。
1．1 超聲波測(cè)距原理
超聲波測(cè)距的基本原理同聲納回聲定位法的原理基本相同。超聲波發(fā)生器不斷的發(fā)出40 kHz超聲波，遇到障礙物反射回反射波，超聲波接收器接收到反射波信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娪嵦?hào)。測(cè)出發(fā)射出去的發(fā)射波與收到的反射波的時(shí)間差T，即可求出距離：
S＝(1／2)CT
式中：C為超聲波音速，又：
對(duì)于1 L空氣，質(zhì)量為m，體積為v，密度p=m／v。
故：
由于y，R，m均為已知常數(shù)，故聲速C僅與溫度有關(guān)，若溫度T不變，則聲音在空氣中的速度與氣壓無(wú)關(guān)。在O℃時(shí)C0=331．45 m／s。對(duì)于任意溫度，有：
汽車防碰撞報(bào)警檢測(cè)，采用超聲波傳感器。超聲波傳感器由超聲波發(fā)射電路和超聲波接收電路組成。超聲波發(fā)射電路由施密特觸發(fā)器、變壓器、發(fā)射傳感器T探頭組成。由于SB5027內(nèi)部有標(biāo)準(zhǔn)40 kHz的超聲波發(fā)生器，所以直接引其內(nèi)部信號(hào)(由引腳SONICOUT引出)，但是該信號(hào)較弱，在發(fā)射電路部分還必須將信號(hào)放大。此信號(hào)經(jīng)過(guò)兩個(gè)施密特反向觸發(fā)器串接，同時(shí)通過(guò)分壓電阻使NPN型晶體管VT導(dǎo)通，并把輸出端的電壓脈沖信號(hào)反饋到變壓器上，經(jīng)過(guò)升壓變壓器將電壓信號(hào)增大，來(lái)驅(qū)使發(fā)射型T40 傳感器向外發(fā)射40 kHz的超聲波，電路圖如圖2所示。
超聲波信號(hào)接收處理是測(cè)距系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。由于超聲波接收電路將探頭輸出的微弱信號(hào)放大到足夠驅(qū)動(dòng)，控制后級(jí)電路，所以接收電路主要解決接收信號(hào)的表面會(huì)出現(xiàn)漫反射現(xiàn)象，因此接收電路主要解決接收信號(hào)的穩(wěn)定性，即接收信號(hào)的自動(dòng)增益控制問(wèn)題。由于發(fā)射信號(hào)接觸物體表面的一部分比較弱，同時(shí)由于被測(cè)距離的遠(yuǎn)近會(huì)引起反射信號(hào)幅度上的不均等。為消除上述缺陷的影響，接收電路應(yīng)具有信號(hào)放大和自動(dòng)增益控制功能。設(shè)計(jì)中選用芯片LM331來(lái)完成電壓／頻率的裝換。超聲波接收器R將接收到的反射波通過(guò)電容和電阻濾波后經(jīng)過(guò)LM331轉(zhuǎn)換成電壓，再經(jīng)兩個(gè)反向施密特觸發(fā)器串接將LM331裝換過(guò)來(lái)的電壓放大整形后送至SB5027的ECHO IN端，電路圖如圖3所示。
報(bào)警電路在測(cè)距越限時(shí)，由SB5027的BELLOUT端輸出高電平使晶體管VT1導(dǎo)通，將報(bào)警器接通電源并發(fā)出報(bào)警聲。電路圖如圖4所示。
2 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
報(bào)警器軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖5所示。
系統(tǒng)通電后，主程序完成初始化工作，包括存器置初值等。當(dāng)汽車處于工作狀態(tài)時(shí)，安置在汽車前后的報(bào)警裝置會(huì)采集現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，傳送給SB5027單片機(jī)。單片機(jī)接收的信號(hào)進(jìn)行處理、運(yùn)算、比較，正常時(shí)，報(bào)警器不報(bào)警；如果與下限比較產(chǎn)生了越限，則產(chǎn)生聲光報(bào)警信號(hào)，提醒駕駛員采取相應(yīng)措施。3 結(jié) 語(yǔ)
本設(shè)計(jì)的汽車防碰撞報(bào)警器，充分利用了SB5027的內(nèi)部資源，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和時(shí)控制功能，使系統(tǒng)工作處于最佳狀態(tài)，提高了系統(tǒng)的綜合反映靈敏度。報(bào)警及時(shí)，實(shí)現(xiàn)了防碰撞功能控制。實(shí)踐證明該系統(tǒng)使用效果優(yōu)于其他報(bào)警器，且具有體積小、使用方便、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。
（轉(zhuǎn)載）
