Développement du télémètre à ultrasons pour le stationnement

Développement de la gamme à ultrasons Finder pour le stationnement

Résumé: Cet article décrit le principe de base du télémètre à ultrasons pour le stationnement qui est développé par la technologie de microprocesseur adopTIng. Le modèle MathemaTIcs de mesure et de calcul TIon ainsi que les méthodes de realizaTIon est également discuté. La méthode d'étalonnage du logiciel est utilisée pour augmenter la précision et la fiabilité de la mesure. L'applica réelle montre que la sécurité est grandement assurée lors du stationnement.

Mots-clés: Microprocesseur ultrasonique de recherche de gamme

Avec l'amélioration continue du niveau de vie, la sensibilisation à la consommation des voitures qui entrent dans les familles augmente. La possession de voitures urbaines en Chine a augmenté rapidement. Résultat, les accidents de la circulation se multiplient de jour en jour, notamment dans les villes. Le développement d'un système de transport intelligent est une direction de développement importante du transport au 21e siècle. Le système de transport intelligent (STI) joue pleinement le potentiel des infrastructures existantes et améliore l'efficacité des transports. L'excellente efficacité de la sécurité routière, de la réduction des embouteillages et de l'amélioration de l'environnement urbain a été largement préoccupée par les gouvernements à tous les niveaux. Le gouvernement chinois attache également une grande importance à la recherche, au développement, à la promotion et à son application. Le discuté dans ce document se concentre sur la protection de recul, qui peut effectivement éviter les obstacles et les piétons qui peuvent causer des dommages à la marche arrière. Évitez efficacement les pertes économiques et les problèmes de sécurité personnelle causés par l'inversion. Les voitures haut de gamme étrangères ont été installées avec des systèmes similaires à leur sortie de l'usine.

Le système se compose de trois parties: (1) deux sondes à ultrasons à air avec le même émetteur-récepteur pour détecter les obstacles à l'arrière gauche et droit de la queue de la voiture. (2) Le circuit de commande composé de micro-ordinateur à puce unique et de circuit de transmission et de réception ultrasonique. (3) circuit d'affichage de distance et circuit d'alarme audible et visuel.

Le système réalise les index techniques suivants; Positionnement ultrasonique bidirectionné, distance d'affichage numérique, plage de distance des invites vocales, plage de distance d'affichage du tube nixie de rangée.

Les indicateurs spécifiques sont les suivants: I. Deux canaux de positionnement ultrasonique, et l'angle de la plage de détection de chaque canal est 14o

II affichage de la distance du tube nixie à trois chiffres

III invite de distance vocale à quatre segments, affichage de la distance du tube nixie rouge, vert et bleu

Température de travail:-20-60

La résolution de mesure est de 1cm, et l'erreur est inférieure à 0,5%.

Le testeur a une précision de mesure élevée et des méthodes rapides diversifiées, qui peuvent répondre aux besoins objectifs de différents environnements de travail.

3 Composition du circuit matériel et principe de fonctionnement

Puce de contrôle 3.1

AT89C2051 est utilisé comme contrôleur dans les petits instruments intelligents avec des performances de coût élevé. Le système d'instruction est entièrement compatible avec 8031. Il a toutes les structures fonctionnelles de 8031 sauf les ports P0 et P2. Le système de contrôle de mesure composé de celui-ci présente les avantages d'un circuit simple, d'une fiabilité élevée et d'un petit volume; Le volume de contrôle et de transmission et de réception du circuit est, et le schéma de principe de composition matérielle est montré dans la figure 1;

Les ports P1.4 et P1.5 du micro-ordinateur à puce unique sont programmés en tant que ports de sortie pour produire alternativement une onde carrée de 40KHz avec une durée de 0,2 ms, et l'envoyer à nouveau tous les 19,8 ms, c'est-à-dire que la fréquence de répétition des deux canaux d'ultrasons est. La vitesse de propagation des ultrasons dans l'air à température ambiante est de 340 m/s, ce qui détermine la distance de détection maximale de l'instrument. La situation réelle est que parce que l'instruction a besoin de temps pour s'exécuter, et lorsque toute la transmission et la réception sont terminées, le programme enverra un affichage. Lorsque la fréquence de répétition est d'environ 50Hz, la distance de détection maximale est de 1,5 m. Les formes d'onde des ports P1.4 et P1.5 sont illustrées à la figure 2. P1.6 et P1.7 sont programmés en tant que ports d'entrée pour recevoir deux échos ultrasoniques en conséquence.

P3.2-p3.5 est programmé comme port de sortie, p3.2-p3.4 contrôle le segment de données vocales de la puce vocale isd1110 et p3.5 contrôle quand jouer.

L'affichage adopte une analyse dynamique, les ports série RXD et TXD sont utilisés pour envoyer des données d'affichage et p1.0-p1.3 sont utilisés pour envoyer des bits d'affichage. Puisque P1.0 et P1.1 n'ont pas de résistance de traction interne, une résistance externe de traction de 4,7 K doit être connectée respectivement en application.

Le circuit adopte max810 puce spéciale de réinitialisation. Parce que l'alimentation sur le véhicule adopte DC 12V. La batterie et le générateur sont connectés en parallèle. Dans de mauvaises conditions de travail (comme lors du démarrage du moteur), la tension chute à environ 6V. L'alimentation du micro-ordinateur à puce unique est prélevée sur le 12V du véhicule, ce qui constituera une grave interférence avec le fonctionnement normal du micro-ordinateur à puce unique, et le programme s'exécutera. Max810 peut résoudre ce problème. Sa fonction est de surveiller la tension d'alimentation du micro-ordinateur à une seule puce; Lorsque la tension d'alimentation est inférieure à un seuil défini, le max810 se réinitialise et continue sur 140ms lorsque la tension d'alimentation revient au-dessus du seuil. Cela peut bien résoudre les interférences causées par la tension d'alimentation instable du micro-ordinateur à puce unique.

3.2 circuit de transmission et de réception ultrasonique

Les deux circuits d'émission et de réception ont la même structure et fonctionnent en virage. Les deux circuits ont la même structure. Le principe est montré dans la figure 3;

3.2.1 circuit de transmission

Étant donné que le port P1 du micro-ordinateur à puce unique peut fournir une capacité de remplissage de courant de 20mA lorsqu'il est utilisé comme port IO et que la capacité d'absorption du courant est faible, un tube NPN est connecté à l'extérieur pour améliorer sa capacité de courant de sortie. Assurez-vous que le signal d'impulsion 40KHz a une certaine puissance.

3.2.2 circuit de réception

Le circuit de réception est constitué d'un préamplificateur; Amplification du filtre passe-bande; Mise en forme et binarisation des écho. Le préamplificateur peut amplifier efficacement le petit signal et améliorer l'impédance d'entrée de l'ensemble du circuit d'amplification. Dans ce circuit, l'amplification du filtre passe-bande à retour de gain infini à deux étages est conçue et la fréquence centrale est de 40KHz; L'augmentation du premier étage est A1 = - 120 et le gain du deuxième étage est A1 = - 320, Qui garantit que le signal micro-volt est amplifié à l'étage volt pour la mise en forme et la binarisation. La fonction du circuit de mise en forme et de binarisation est de détecter le signal d'écho en un seul signal de polarité; Binarisation, c'est-à-dire Un bit a / D, définit le niveau de seuil, convertit l'écho analogique en signal de niveau et l'entre en P1.6.

3.3 circuit d'alarme vocale

En tant que sortie de l'instrument de mesure, l'alarme vocale est une forme très intuitive et facile à comprendre, et l'interface homme-machine est conviviale. Considérant que le conducteur n'a généralement pas le temps d'estimer l'instrument sur le véhicule lors de la marche arrière et fait attention à l'arrière du véhicule, le chronométrage adopte l'alarme vocale. À l'heure actuelle, il existe de nombreux types de produits de technologie vocale sur le marché. Ce circuit adopte la puce vocale isd1110 de la société ISD, et la puce adopte la technologie de stockage analogique direct (DAST), qui a un degré élevé d'intégration. Le temps d'enregistrement et de lecture est de 10 secondes et divisé en 80 sections. Le contrôle du micro-ordinateur peut être combiné de manière flexible pour produire les signaux vocaux requis. Dans l'application, le système de développement autodidacte doit être requis et la voix doit être enregistrée dans la puce et connectée au système en utilisant le port parallèle du PC. Un total de 4 segments ont été enregistrés, à savoir; "zone de 1,5 m"; "zone de 1m"; "zone de 0,5 m"; "Alarme de musique d'avertissement limite". Jouez régulièrement le paragraphe correspondant en fonction de la distance mesurée. Si le résultat de la mesure est de 0,8 m, signalez «1m de surface». L'interface du circuit de contrôle est illustrée à la figure 4; A3, A4 et A5 des segments d'alarme sélectionnés isd1110, la lecture est connectée à p3.5 et le bord descendant déclenche la lecture.

3.4 circuit d'affichage

En plus de l'alarme sonore, l'alarme optique est un autre mode d'alarme efficace. Il existe deux formes d'alarme optique dans la conception. Les trois tubes nixie affichent la distance d'essai actuelle (unité: mm), l'affichage sur la plage "---", la distance entre l'inverse et l'obstacle est inférieure à 25mm, l'affichage "SOS" clignote et la voix joue musique d'avertissement. La rangée de tubes nixie a deux rouges, deux verts et deux bleus, indiquant la distance relative. Lorsque la valeur mesurée est supérieure à 1m, au plus deux tubes verts sont allumés; Lorsque la valeur mesurée est supérieure à 0,5 m, deux tubes verts sont allumés et au plus deux tubes jaunes sont allumés; Lorsque la valeur mesurée est supérieure à 0,3 m, deux tubes verts et deux jaunes sont allumés, Et au plus deux tubes rouges sont allumés. Le tube nixie de ligne affiche la valeur relative de la distance d'essai. Plus la distance est proche, plus les lumières du tube nixie sont nombreuses.

Le schéma électrique est représenté sur la figure 5. La sortie série RXD est utilisée pour afficher les données, l'impulsion de synchronisation TXD et une partie de 164 est utilisée pour convertir les données série en données parallèles-sortie P1.3 comme contrôle de position, activer le tube nixie et la ligne LED. Étant donné que P1.0 et P1.1 n'ont aucune résistance à la traction, une résistance à la traction de 4,7 K doit être connectée lorsqu'ils sont utilisés comme ports IO. Afin d'augmenter la capacité de conduite, un mc1413 est ajouté au contrôle de position.

Le programme comprend le programme principal (Figure 6), le programme de service d'interruption (Figure 7) et le sous-programme d'affichage (Figure 8). La minuterie T0 est utilisée pour 10ms et l'impulsion 40KHz est envoyée à P1.4 au début de la synchronisation pour interroger s'il y a un écho dans P1.6. S'il y a un écho, il peut être obtenu à partir du temps de synchronisation t0 t et de la vitesse du son V (m); Si 10ms est arrivé sans écho, t0 chronométrage interrompt le débordement. Dans le sous-programme de service d'interruption t0, écrivez l'affichage "---" dans le tampon d'affichage, définissez un bit de drapeau, jugez le bit de drapeau pour déterminer la sortie du sous-programme de service et mettez à jour le bit de drapeau avant de revenir. La fonction du bit de drapeau est d'assurer P1.4 et P1.6; P1.5 et P1.7 envoient et reçoivent à tour de rôle. L'affichage adopte la numérisation dynamique. Chaque fois que le programme principal termine la transmission et la réception d'un canal, il envoie un affichage. Chaque affichage démarre le port série quatre fois et le bit d'affichage correspondant est réglé sur bas. Dans le même temps, jouez le segment d'invite correspondant en fonction des résultats de mesure.

Lorsque la voiture fonctionne, il y a un fort rayonnement électromagnétique dû au feu électrique à haute tension, et l'environnement électromagnétique est mauvais. Par conséquent, le problème anti-interférence est considéré à la fois dans le matériel et le logiciel;

En termes de matériel, la réception ultrasonique est un petit signal dans l'avant-scène. Le capteur est connecté avec un fil blindé à un seul noyau de haute qualité pour assurer la transmission fiable de petits signaux. Dans l'étape d'amplification du signal, un filtrage passe-bande à deux étages est utilisé pour filtrer les interférences haute fréquence et basse fréquence. L'alimentation de la partie numérique et de la partie analogique est fournie séparément. Le boîtier de commande utilise une coque métallique pour protéger le champ électromagnétique externe. Le logiciel utilise la méthode d'élimination de la valeur brute et chaque résultat de mesure est un groupe de trois fois. Tout d'abord, la valeur brute est éliminée, puis le résultat de mesure moyen envoyé à l'affichage est obtenu. L'utilisation de la moyenne cubique prend en compte les performances de mesure en temps réel. Pendant la marche arrière, je ne me soucie pas beaucoup de la distance exacte de l'obstacle; C'est de savoir s'il y a des obstacles et à quelle distance de l'arrière de la voiture. La pratique a prouvé que ces mesures ont donné de bons résultats.

L'instrument a été mis en service et a atteint l'objectif prédéterminé. En cours de marche arrière, il réalise la détection automatique des obstacles à moins de 1,5 m de l'arrière gauche et de l'arrière droit de la voiture et des piétons pénétrant soudainement dans la zone dangereuse, et donne une alarme et invite le conducteur à prendre des mesures. Pour les nouveaux conducteurs, son rôle est plus évident. Ils savent bien dans le processus de marche arrière, ce qui améliore grandement la sécurité lors de la marche arrière.