Entwicklung von Ultraschall-Entfernungs messer für das Parken

Abstract: In diesem Artikel werden das Grundprinzip, die Mess-und Berechnungs methode und das Implementierungs schema des Ultraschall-Entfernungs messers für das Parken erörtert, die erfolgreich mit der Einzelchip-Mikro computer technologie entwickelt wurden. Die Software korrektur wird angenommen, um die Mess genauigkeit und die Zuverlässigkeit der gesamten Maschine zu verbessern. Die praktische Anwendung zeigt, dass die Sicherheit des Parkens stark verbessert wird.

Entwicklung von Ultraschall-Entfernungs messer für das Parken

Abstract: Dieses Papier beschreibt das Grundprinzip des Ultraschall-Entfernungs messers zum Parken, der von der adoptierten Mikroprozessor technologie entwickelt wurde. MathemaTIcs-Mess-und CalculaTIon-Modell sowie realizaTIon-Methoden werden ebenfalls diskutiert. Die Software-Kalibrierung methode wird verwendet, um die Mess genauigkeit und Zuverlässigkeit zu erhöhen. Die tatsächliche Anwendung zeigt, dass die Sicherheit beim Parken stark versichert ist.

Schlüssel wörter: Ultraschall-Entfernungs messer Mikroprozessor

Mit der kontinuier lichen Verbesserung des Lebens standards steigt das Konsum bewusstsein für Autos, die in Familien einfahren. Chinas städtischer Auto besitz hat rapide zugenommen. Dadurch häufen sich die Verkehrs unfälle vor allem in den Städten von Tag zu Tag. Die Entwicklung eines intelligenten Verkehrs systems ist eine wichtige Entwicklungs richtung des Verkehrs im 21. Jahrhundert. Das intelligente Verkehrs system (ITS) bietet das Potenzial der vorhandenen Infrastruktur voll und ganz und verbessert die Transporte ffizienz. Die hervorragende Effizienz der Gewährleistung der Verkehrs sicherheit, der Verringerung der Verkehrs staus und der Verbesserung der städtischen Umwelt ist von den Regierungen auf allen Ebenen weitgehend betroffen. Die chinesische Regierung misst auch der Forschung, Entwicklung, Förderung und Anwendung ihrer Regierung große Bedeutung bei. Der in diesem Papier diskutierte Schwerpunkt liegt auf dem Umkehr schutz, mit dem Hindernisse und Fußgänger, die das Rückwärts fahren schädigen können, effektiv vermieden werden können. Vermeiden Sie effektiv wirtschaft liche Verluste und persönliche Sicherheits probleme, die durch Umkehrung verursacht werden. Ausländische High-End-Autos wurden beim Verlassen des Werks mit ähnlichen Systemen installiert.

Das System besteht aus drei Teilen: (1) zwei Luft ultraschalls onden mit demselben Transceiver zur Erkennung der Hindernisse links und rechts hinten am Heck des Autos. (2) Die Steuersc haltung besteht aus Einzel-Chip-Mikro computer und Ultraschall-Sende-und Empfangs schaltung. (3) Distanz anzeige schaltung und akustische und visuelle Alarmsc haltung.

Das System realisiert die folgenden technischen Indizes; Zwei-Wege-Ultraschall position ierung, digitale Anzeige distanz, Sprach abstands bereich, Reihen-Nixie-Röhren anzeige entfernungs bereich.

Die spezifischen Indikatoren lauten wie folgt: I. Zwei Kanäle der Ultraschall position ierung und der Erfassungs bereichs winkel jedes Kanals ist 14o

II dreistellige Nixie-Röhren abstands anzeige

III Vier-Segment-Sprach abstands anzeige, rote, grüne und blaue Nixie-Röhren abstands anzeige

Arbeits temperatur:-20-60

Die Mess auflösung beträgt 1cm und der Fehler beträgt weniger als 0,5%.

Der Tester verfügt über eine hohe Mess genauigkeit und divers ifi zierte Sofort methoden, die die objektiven Anforderungen verschiedener Arbeits umgebungen erfüllen können.

3 Hardware-Schaltung zusammensetzung und Arbeits prinzip

3.1 Steuer chip

AT89C2051 wird als Controller in kleinen intelligenten Instrumenten mit hoher Kosten leistung verwendet. Das Anweisung system ist voll kompatibel mit 8031. Es verfügt über alle funktionalen Strukturen von 8031 mit Ausnahme von P0-und P2-Ports. Das daraus zusammen gesetzte Mess kontroll system hat die Vorteile einer einfachen Schaltung, einer hohen Zuverlässigkeit und eines geringen Volumens; Das Volumen der Steuer-und Sende-und Empfangs schaltung ist, und das Block diagramm der Hardware zusammensetzung ist in Abbildung 1 dargestellt;

P 1.4 und P 1.5 Ports des Einzelchip-Mikro computers sind als Ausgangs ports programmiert, um abwechselnd eine 40-KHz-Quadratwelle mit einer Dauer von 0,2 ms auszugeben und sie alle 19,8 ms erneut zu senden, dh die Wiederholung frequenz der beiden Ultraschall kanäle ist. Die Ausbreitung geschwindigkeit von Ultraschall in der Luft bei Raum temperatur beträgt 340 mt/s, was den maximalen Detektion abstand des Instruments bestimmt. Die tatsächliche Situation ist, dass das Programm eine Anzeige sendet, da die Anweisung Zeit zum Ausführen benötigt und wenn alle Übertragung und Empfang abgeschlossen sind. Wenn die Wiederholung frequenz etwa 50Hz beträgt, beträgt der maximale Erkennungs abstand 1,5 m. Die Wellenformen der Ports P 1.4 und P 1.5 sind in Abbildung 2 dargestellt. P 1.6 und P 1.7 sind als Eingangs anschlüsse programmiert, um zwei Ultraschall echos entsprechend zu empfangen.

P 3.2-p 3.5 ist als Ausgangs anschluss programmiert, p 3.2-p 3.4 steuert das Sprachdaten segment des isd1110-Sprachips und p 3.5 steuert die Wiedergabe.

Das Display verwendet ein dynamisches Scannen, die seriellen Anschlüsse RXD und TXD werden zum Senden von Anzeige daten verwendet, und p 1,0-p-1.3 werden zum Senden von Anzeige bits verwendet. Da P 1.0 und P 1.1 keinen internen Pull-up-Widerstand haben, muss der externe Pull-up-Widerstand von 4,7 K in der Anwendung anges ch lossen werden.

Die Schaltung nimmt max810 Reset-Spezial chip an. Weil die Strom versorgung auf dem Fahrzeug DC 12V annimmt. Die Batterie und der Generator sind parallel geschaltet. Unter schlechten Arbeits bedingungen (z. B. beim Starten des Motors) fällt die Spannung auf etwa 6V ab. Die Strom versorgung des Einzelchip-Mikro computers wird aus dem 12V des Fahrzeugs entnommen, was eine ernsthafte Störung des normalen Betriebs des Einzelchip-Mikro computers darstellt, und das Programm wird ausgeführt. Max810 kann dieses Problem lösen. Seine Funktion besteht darin, die Versorgungs spannung eines Einzelchip-Mikro computers zu überwachen. Wenn die Versorgungs spannung niedriger als ein eingestellten Schwellen wert ist, setzt der max810 140ms zurück und wird fortgesetzt, wenn die Versorgungs spannung über den Schwellen wert zurückkehrt. Dies kann die Interferenz, die durch die instabile Versorgungs spannung eines Einzelchip-Mikro computers verursacht wird, gut lösen.

3.2 Ultraschall-Sende-und Empfangs schaltung

Die beiden Sende-und Empfangs schaltungen haben die gleiche Struktur und arbeiten abwechselnd. Die beiden Schaltungen haben die gleiche Struktur. Das Prinzip ist in Abbildung 3 dargestellt;

3.2.1 Sende schaltung

Da der P1-Port eines Einzelchip-Mikro computers bei Verwendung als IO-Port eine Strom füll kapazität von 20mA bereitstellen kann und die aktuelle Absorptions kapazität gering ist, wird eine NPN-Röhre extern anges ch lossen, um die Ausgangs strom kapazität zu verbessern. Stellen Sie sicher, dass das 40KHz Impuls signal eine bestimmte Leistung hat.

3.2.2 Empfangs schaltung

Die Empfangs schaltung besteht aus Vorverstärker; Bandpass filter verstärkung; Echo formung und Binar isierung. Vorverstärker kann kleines Signal effektiv verstärken und die Eingangs impedanz der gesamten Verstärkungs schaltung verbessern. In dieser Schaltung ist eine zweistufige Bandpass filter verstärkung zweiter Ordnung mit unendlicher Verstärkung ausgelegt, und die Mitten frequenz beträgt 40kHz; Die Zunahme der ersten Stufe beträgt A1 = - 120 und die Verstärkung der zweiten Stufe beträgt A1 =-320. Dies stellt sicher, dass das Mikro volt signal zur Formgebung und Binar isierung auf die Volt stufe verstärkt wird. Die Funktion der Form-und Binar isierungs schaltung besteht darin, das Echosignal in einem einzelnen Polarität signal zu erfassen; Binar isierung, d.h. Ein Bit a / D, stellt den Schwellen wert ein, wandelt das analoge Echo in Pegels ignal um und gibt es in P1.6 ein.

3.3 Sprach alarm schaltung

Als Ausgabe des Messgeräts ist der Sprach alarm eine sehr intuitive und leicht verständliche Form, und die Mensch-Maschine-Schnitts telle ist freundlich. In Anbetracht dessen, dass der Fahrer im Allgemeinen keine Zeit hat, das Instrument am Fahrzeug beim Rückwärts fahren abzuschätzen und auf das Heck des Fahrzeugs zu achten, übernimmt das Timing den Sprach alarm. Derzeit gibt es viele Arten von Sprach technologie produkten auf dem Markt. Diese Schaltung nimmt isd1110 Sprach chip der ISD-Firma an, und der Chip verwendet (DAST) direkte analoge Speichert echno logie, die einen hohen Integrations grad aufweist. Die Aufnahme-und Wiedergabe zeit beträgt 10 Sekunden und ist in 80 Abschnitte unterteilt. Die Mikro computers teuerung kann flexibel kombiniert werden, um die benötigten Sprachsignale auszugeben. In der Anwendung muss das selbst gemachte Entwicklungs system erforderlich sein, und die Stimme muss in den Chip aufgenommen und über den parallelen PC-Port mit dem System verbunden werden. Insgesamt wurden 4 Segmente auf gezeichnet, nämlich; "1,5 m Zone"; "1m Zone"; "0,5 m Zone"; "Begrenzung warnmusik alarm". Spielen Sie den entsprechenden Absatz regelmäßig entsprechend der gemessenen Entfernung. Wenn das Messergebnis 0,8 m beträgt, melden Sie "1m Fläche". Die Steuerkreis schnitts telle ist in Abbildung 4 dargestellt. A3, A4 und A5 von isd1110 wählen Alarms eg mente aus, das Spiel ist mit p3.5 verbunden und die fallende Kante löst die Wiedergabe aus.

3.4 Anzeige schaltung

Neben dem Sound alarm ist der optische Alarm ein weiterer effektiver Alarm modus. Es gibt zwei Formen des optischen Alarms im Design. Die drei Nixie-Röhren zeigen die aktuelle Teststrecke (Einheit: mm) an, die Über bereichs anzeige "---", der Abstand von der Rückseite zum Hindernis beträgt weniger als 25mm, die Anzeige "SOS" blinkt und die Stimme spielt Warn musik. Die Reihe der Nixie-Röhren hat zwei rote, zwei grüne und zwei blaue, was den relativen Abstand anzeigt. Wenn der gemessene Wert größer als 1m ist, sind höchstens zwei grüne Röhren an; Wenn der gemessene Wert größer als 0,5 m ist, sind zwei grüne Röhren an und höchstens zwei gelbe Röhren an; Wenn der gemessene Wert größer als 0,3 m ist, zwei grüne und zwei gelbe Röhren sind an, Und höchstens zwei rote Röhren sind an. Die Zeile Nixie-Röhre zeigt den relativen Wert der Teststrecke an. Je näher die Entfernung, desto mehr Ziffern leuchtet die Nixie-Röhre.

Das elektrische schematische Diagramm ist in Abbildung 5 dargestellt. Der serielle RXD-Ausgang wird verwendet, um Daten anzuzeigen, TXD gibt einen Synchron isations impuls aus, und ein Stück 164 wird verwendet, um serielle Daten in parallele Daten umzuwandeln-P 1.3-Ausgabe als Positions steuerung, Einschalten der Nixie-Röhre und der LED-Zeile. Da P 1.0 und P 1.1 keinen Pull-up-Widerstand haben, sollte ein 4,7 K Pull-up-Widerstand anges ch lossen werden, wenn sie als IO-Ports verwendet werden. Um die Fahr kapazität zu erhöhen, wird der Positions steuerung ein mc1413 hinzugefügt.

Das Programm besteht aus Haupt programm (Abbildung 6), Interrupt-Service-Programm (Abbildung 7) und Display-Unter programm (Abbildung 8). Der Timer T0 wird für 10ms verwendet, und der 40-KHz-Puls wird zu Beginn des Timings an P 1.4 gesendet, um abzufragen, ob in P1.6 ein Echo vorhanden ist. Wenn ein Echo vorhanden ist, kann es aus der t0-Zeitzeit t und der Schall geschwindigkeit V (m) erhalten werden. Wenn 10ms ohne Echo angekommen sind, unterbricht der t0-Timi-Überlauf. Schreiben Sie in der Unter routine t0 Interrupt Service die Anzeige "---" in den Anzeige puffer, legen Sie ein Flag-Bit fest, beurteilen Sie das Flag-Bit, um den Ausgang der Service-Unter routine zu bestimmen, und aktualisieren Sie das Flag-Bit, bevor Sie zurückkehren. Die Funktion des Flag-Bits besteht darin, sicher zustellen, dass P 1.4 und P1.6; P 1.5 und P 1.7 wiederum senden und empfangen. Das Display nimmt dynamisches Scannen an. Jedes Mal, wenn das Haupt programm die Übertragung und den Empfang eines Kanals abschließt, sendet es eine Anzeige. Jede Anzeige startet die serielle Schnitts telle viermal, und das entsprechende Anzeige bit ist auf niedrig eingestellt. Spielen Sie gleichzeitig das entsprechende Prompt-Segment gemäß den Messergebnis sen.

Wenn das Auto arbeitet, gibt es starke elektro magnetische Strahlung aufgrund von elektrischem Hochspannung feuer, und die elektro magnetische Umgebung ist schlecht. Daher wird das Anti-Interferenz-Problem sowohl in Hardware als auch in Software berücksicht igt;

In Bezug auf die Hardware ist der Ultraschall empfang ein kleines Signal in der vorderen Stufe. Der Sensor ist mit einem hochwertigen Einzelkern-abgeschirmten Draht verbunden, um die zuverlässige Übertragung von kleinen Signalen zu gewährleisten. In der Signal verstärkungs stufe wird eine zweistufige Bandpass filterung verwendet, um hoch frequente und nieder frequente Störungen heraus zu filtern. Die Strom versorgung von digitalem Teil und analogem Teil wird separat geliefert. Die Controller-Box verwendet eine Metall hülle, um das externe elektro magnetische Feld abzuschirmen. Die Software verwendet die Brutto wert eliminierung methode, und jedes Messergebnis ist eine dreifache Gruppe. Zuerst wird der Brutto wert eliminiert, und dann wird das durchschnitt liche Messergebnis, das an die Anzeige gesendet wird, erhalten. Die Verwendung der kubischen Mittelung berücksicht igt die Echtzeit leistung der Messung. Beim Rückwärts fahren ist mir die genaue Entfernung zum Hindernis egal; es geht darum, ob es Hindernisse gibt und wie weit weg von der Rückseite des Autos. Die Praxis hat bewiesen, dass diese Maßnahmen gute Ergebnisse erzielt haben.

Das Instrument wurde in Betrieb genommen und das vorgegebene Ziel erreicht. Beim Rückwärts fahren erkennt es die automatische Erkennung von Hindernissen innerhalb von 1,5 m vom linken hinteren und rechten Heck des Autos und Fußgänger, die plötzlich in den gefährlichen Bereich einbrechen, gibt einen Alarm und fordert den Fahrer auf, Maßnahmen zu ergreifen. Für neue Fahrer ist seine Rolle offen sichtlicher. Sie wissen gut im Umkehr prozess, was die Sicherheit beim Rückwärts fahren erheblich verbessert.