Desarrollo de telémetro ultrasónico para estacionamiento

Desarrollo del buscador de rango ultrasónico para estacionamiento

Resumen: Este artículo describe el principio básico del telémetro ultrasónico para estacionamiento desarrollado por la tecnología de microprocesador adopTIng. También se discute el modelo de MathemaTIcs de medición y cálculo, así como los métodos de realizaTIon. El método de calibración de software se utiliza para aumentar la precisión y confiabilidad de la medición. La aplicación real muestra que la seguridad está muy asegurada al estacionar.

Palabras clave: Microprocesador ultrasónico de búsqueda de rango

Con la mejora continua de los niveles de vida, la conciencia sobre el consumo de los automóviles que ingresan a las familias está aumentando. La propiedad de automóviles urbanos de China ha aumentado rápidamente. Como resultado, los accidentes de tráfico aumentan día a día, especialmente en las ciudades. El desarrollo del sistema de transporte inteligente es una importante dirección de desarrollo del transporte en el siglo XXI. El sistema de transporte inteligente (ITS) está dando pleno rendimiento al potencial de la infraestructura existente y mejorando la eficiencia del transporte. La excelente eficiencia de garantizar la seguridad del tráfico, aliviar la congestión del tráfico y mejorar el medio ambiente urbano ha sido ampliamente preocupada por los gobiernos de todos los niveles. El gobierno chino también concede gran importancia a la investigación, desarrollo, promoción y aplicación de su. Lo discutido en este documento se centra en revertir la protección, que puede evitar eficazmente los obstáculos y los peatones que pueden causar daño a la marcha atrás. Evite eficazmente las pérdidas económicas y los problemas de seguridad personal causados por la marcha atrás. Los coches extranjeros de alta gama se han instalado con sistemas similares cuando salen de la fábrica.

El sistema consta de tres partes: (1) dos sondas ultrasónicas de aire con el mismo transceptor para detectar los obstáculos en la parte trasera izquierda y derecha de la cola del automóvil. (2) El circuito de control compuesto por microordenador de un solo chip y circuito ultrasónico de transmisión y recepción. (3) circuito de visualización de distancia y circuito de alarma audible y visual.

El sistema realiza los siguientes índices técnicos; Posicionamiento ultrasónico bidireccional, distancia de pantalla digital, rango de distancia de voz, rango de distancia de visualización de tubo de fila nixie.

Los indicadores específicos son los siguientes: I. Dos canales de posicionamiento ultrasónico, y el ángulo de rango de detección de cada canal es 14o

II pantalla de distancia de tubo nixie de tres dígitos

Pantalla de distancia de tubo Nixie de cuatro segmentos III

Temperatura de trabajo:-20-60

La resolución de medición es de 1cm, y el error es inferior al 0,5%.

El probador tiene una alta precisión de medición y métodos rápidos diversificados, que pueden satisfacer las necesidades objetivas de diferentes entornos de trabajo.

3 composición del circuito de hardware y principio de funcionamiento

3,1 chip de control

AT89C2051 se utiliza como controlador en pequeños instrumentos inteligentes con un rendimiento de alto costo. El sistema de instrucciones es totalmente compatible con 8031. Tiene todas las estructuras funcionales de 8031 excepto los puertos P0 y P2. El sistema de control de medición compuesto por él tiene las ventajas de circuito simple, alta confiabilidad y pequeño volumen; El volumen de control y circuito de transmisión y recepción es, y el diagrama de bloques de composición de hardware se muestra en la Figura 1;

Los puertos P1.4 y P1.5 del microordenador de un solo chip están programados como puertos de salida para producir alternativamente 40KHz de onda cuadrada con una duración de 0,2 ms, y enviarlo nuevamente cada 19,8 ms, es decir, la frecuencia de repetición de los dos canales de ultrasonido es. La velocidad de propagación del ultrasonido en el aire a temperatura ambiente es de 340 m/s, lo que determina la distancia máxima de detección del instrumento. La situación real es que debido a que la instrucción necesita tiempo para ejecutarse, y cuando se completa toda la transmisión y recepción, el programa enviará una pantalla. Cuando la frecuencia de repetición es de aproximadamente 50Hz, la distancia máxima de detección es de 1,5 m. Las formas de onda de los puertos P1.4 y P1.5 se muestran en la Figura 2. P1.6 y P1.7 están programados como puertos de entrada para recibir dos ecos ultrasónicos en consecuencia.

P3.2-p3.5 está programado como el puerto de salida, p3.2-p3.4 controla el segmento de datos de voz del chip de voz isd1110 y p3.5 controla cuándo jugar.

La pantalla adopta el escaneo dinámico, los puertos serie RXD y TXD se utilizan para enviar datos de pantalla, y p1.0-p1.3 se utilizan para enviar bits de pantalla. Dado que P1.0 y P1.1 no tienen resistencia de tracción interna, la resistencia de tracción externa de 4,7 K se conectará respectivamente en la aplicación.

El circuito adopta el chip especial de reinicio max810. Porque la fuente de alimentación del vehículo adopta DC 12V. La batería y el generador están conectados en paralelo. En malas condiciones de trabajo (como durante el arranque del motor), el voltaje cae a aproximadamente 6V. La fuente de alimentación de la microcomputadora de un solo chip se toma de los 12V del vehículo, lo que será una interferencia grave para el funcionamiento normal de la microcomputadora de un solo chip, y el programa se ejecutará. Max810 puede resolver este problema. Su función es monitorear el voltaje de suministro de energía del microordenador de un solo chip; Cuando el voltaje de suministro es inferior a un umbral establecido, el max810 se reinicia y continúa durante 140ms cuando el voltaje de suministro vuelve por encima del umbral. Esto bien puede resolver la interferencia causada por el voltaje de fuente de alimentación inestable del microordenador de un solo chip.

3,2 circuito ultrasónico de transmisión y recepción

Los dos circuitos de transmisión y recepción tienen la misma estructura y funcionan por turnos. Los dos circuitos tienen la misma estructura. El principio se muestra en la Figura 3;

3.2.1 circuito de transmisión

Dado que el puerto P1 del microordenador de un solo chip puede proporcionar una capacidad de llenado de corriente de 20mA cuando se usa como puerto IO, y la capacidad de absorción de corriente es pequeña, un tubo NPN está conectado externamente para mejorar su capacidad de corriente de salida. Asegúrese de que la señal de pulso de 40KHz tenga una cierta potencia.

3.2.2 circuito de recepción

El circuito de recepción consta de preamplificador; Amplificación del filtro de paso de banda; Confilado de eco y binarización. El preamplificador puede amplificar efectivamente la pequeña señal y mejorar la impedancia de entrada de todo el circuito de amplificación. En este circuito, la amplificación del filtro de paso de banda de retroalimentación de ganancia infinita de dos etapas de segundo orden está diseñada, y la frecuencia central es de 40KHz; El aumento de la primera etapa es A1 = - 120 y la ganancia de la segunda etapa es A1 = - 320, Que asegura que la señal de micro voltios se amplifique a la etapa de voltios para dar forma y binarización. La función de configuración y circuito de binarización es detectar la señal de eco en una sola señal de polaridad; Binarización, es decir Un bit a / D, establece el nivel de umbral, convierte el eco analógico en señal de nivel y lo ingresa a P1.6.

3,3 circuito de alarma de voz

Como la salida del instrumento de medición, la alarma de voz es una forma muy intuitiva y fácil de entender, y la interfaz hombre-máquina es amigable. Teniendo en cuenta que el conductor generalmente no tiene tiempo para estimar el instrumento en el vehículo al dar marcha atrás y presta atención a la parte trasera del vehículo, el tiempo adopta la alarma de voz. En la actualidad, hay muchos tipos de productos de tecnología de voz en el mercado. Este circuito adopta el chip de voz isd1110 de la empresa ISD, y el chip adopta la tecnología de almacenamiento analógico directo (DAST), que tiene un alto grado de integración. El tiempo de grabación y reproducción es de 10 segundos y se divide en 80 secciones. El control del microordenador se puede combinar de manera flexible para emitir las señales de voz requeridas. En la aplicación, se requerirá el sistema de desarrollo hecho a sí mismo, y la voz se grabará en el chip y se conectará al sistema mediante el puerto paralelo de la PC. Se registraron un total de 4 segmentos, a saber; "Zona de 1,5 m"; "Zona de 1m"; "Zona de 0,5 m"; "Alarma musical de advertencia límite". Juega el párrafo correspondiente regularmente según la distancia medida. Si el resultado de la medición es de 0,8 m, informe "1m área". La interfaz del circuito de control se muestra en la Figura 4; A3, A4 y A5 de isd1110, seleccione segmentos de alarma, el juego está conectado a p3.5, y el borde que cae desencadena la reproducción.

3,4 circuito de visualización

Además de la alarma de sonido, la alarma óptica es otro modo de alarma eficaz. Hay dos formas de alarma óptica en el diseño. Los tres tubos Nixie muestran la distancia de prueba actual (unidad: mm), la pantalla "---", la distancia desde el reverso hasta el obstáculo es inferior a 25mm, la pantalla "SOS" parpadea y la voz reproduce música de advertencia. La fila de tubos nixie tiene dos rojos, dos verdes y dos azules, que muestran la distancia relativa. Cuando el valor medido es superior a 1m, como mucho dos tubos verdes están en; Cuando el valor medido es superior a 0,5 m, dos tubos verdes están en, y como mucho dos tubos amarillos están en; Cuando el valor medido es superior a 0,3 m, dos tubos verdes y dos amarillos están en, Y como mucho dos tubos rojos están conectados. El tubo nixie de fila muestra el valor relativo de la distancia de prueba. Cuanto más cercana sea la distancia, más dígitos se enciende el tubo Nixie.

El diagrama esquemático eléctrico se muestra en la Figura 5. La salida en serie RXD se utiliza para mostrar datos, el pulso de sincronización de salidas TXD y una pieza de 164 se utiliza para convertir datos en serie en datos paralelos: salida P1.3 como control de posición, encienda el tubo nixie y la fila led. Dado que P1.0 y P1.1 no tienen resistencia al pull-up, se debe conectar una resistencia al pull-up de 4,7 K cuando se utilicen como puertos IO. Para aumentar la capacidad de conducción, se añade un mc1413 al control de posición.

El programa consta de programa principal (Figura 6), programa de servicio de interrupción (Figura 7) y subrutina de visualización (Figura 8). El temporizador T0 se usa para 10ms, y el pulso de 40KHz se envía a P1.4 al comienzo del tiempo para consultar si hay eco en P1.6. Si hay eco, se puede obtener a partir del tiempo de sincronización t0 t y la velocidad del sonido V (m); si han llegado 10ms sin eco, se interrumpe el desbordamiento de tiempo t0. En la subrutina de servicio de interrupción t0, escriba la pantalla "---" en el búfer de pantalla, establezca un bit de indicador, juzgue el bit de indicador para determinar la salida de la subrutina de servicio y actualice el bit de indicador antes de regresar. La función del bit de bandera es asegurar P1.4 y P1.6; P1.5 y P1.7 enviar y recibir a su vez. La pantalla adopta el escaneo dinámico. Cada vez que el programa principal completa la transmisión y recepción de un canal, envía una pantalla. Cada pantalla inicia el puerto serie cuatro veces, y el bit de pantalla correspondiente se establece en bajo. Al mismo tiempo, reproduzca el segmento de indicación correspondiente de acuerdo con los resultados de la medición.

Cuando el coche está funcionando, hay una fuerte radiación electromagnética debido al fuego eléctrico de alto voltaje, y el ambiente electromagnético es malo. Por lo tanto, el problema anti-interferencia se considera tanto en hardware como en software;

En términos de hardware, la recepción ultrasónica es una pequeña señal en la etapa frontal. El sensor está conectado con un cable blindado de un solo núcleo de alta calidad para garantizar la transmisión confiable de pequeñas señales. En la etapa de amplificación de la señal, el filtrado de paso de banda de dos etapas se utiliza para filtrar las interferencias de alta frecuencia y baja frecuencia. La fuente de alimentación de la parte digital y la parte analógica se suministra por separado. La caja del controlador utiliza una carcasa de metal para proteger el campo electromagnético externo. El software utiliza el método de eliminación del valor bruto, y cada resultado de la medición es un grupo de tres veces. Primero, se elimina el valor bruto y luego se obtiene el resultado de la medición promedio enviado a la pantalla. El uso del promedio cúbico tiene en cuenta el rendimiento en tiempo real de la medición. Durante la marcha atrás, no me importa mucho la distancia exacta del obstáculo; es si hay obstáculos y qué tan lejos de la parte trasera del automóvil. La práctica ha demostrado que estas medidas han logrado buenos resultados.

El instrumento se ha puesto en uso y ha logrado el objetivo predeterminado. En el proceso de marcha atrás, se da cuenta de la detección automática de obstáculos dentro de 1,5 m desde la parte trasera izquierda y la parte trasera derecha del automóvil y los peatones de repente irrumpiendo en el área peligrosa, y da una alarma e incita al conductor a tomar medidas. Para los nuevos conductores, su papel es más obvio. Saben bien en el proceso de marcha atrás, lo que mejora en gran medida la seguridad al dar marcha atrás.