Sviluppo del telemetro ultrasonico per il parcheggio

Sviluppo di ultrasonico Range Finder per il parcheggio

Abstract: Questo documento descrive il principio di base del telemetro ultrasonico per il parcheggio che è sviluppato dalla tecnologia del microprocessore di adopTing. Viene discusso anche il modello di misurazione e calcolo di Mathematcs, nonché i metodi di realizzaTion. Il metodo di calibrazione del software viene utilizzato per aumentare l'accuratezza e l'affidabilità della misurazione. L'applica zione effettiva mostra che la sicurezza è notevolmente assicurata quando si parcheggia.

Parole chiave: Microprocessore ultrasonico range-finding

Con il continuo miglioramento degli standard di vita, la consapevolezza del consumo delle auto che entrano nelle famiglie è in aumento. La proprietà automobilistica urbana della Cina è aumentata rapidamente. Di conseguenza, gli incidenti stradali aumentano di giorno in giorno, soprattutto nelle città. Lo sviluppo del sistema di trasporto intelligente è un'importante direzione di sviluppo del trasporto nel 21 ° secolo. Il sistema di trasporto intelligente (ITS) sta dando pieno gioco al potenziale delle infrastrutture esistenti e migliorando l'efficienza dei trasporti. L'eccellente efficienza di garantire la sicurezza del traffico, alleviare la congestione del traffico e migliorare l'ambiente urbano è stata ampiamente preoccupata dai governi a tutti i livelli. Il governo cinese attribuisce anche grande importanza alla ricerca, allo sviluppo, alla promozione e all'applicazione del suo. Il discusso in questo documento si concentra sulla protezione contro l'inversione, che può efficacemente evitare ostacoli e pedoni che possono causare danni alla retromarcia. Evita efficacemente perdite economiche e problemi di sicurezza personale causati dall'inversione. Le auto straniere di fascia alta sono state installate con sistemi simili quando lasciano la fabbrica.

Il sistema è composto da tre parti: (1) due sonde ad ultrasuoni ad aria con lo stesso ricetrasmettitore per rilevare gli ostacoli nella parte posteriore sinistra e destra della coda dell'auto. (2) Il circuito di controllo composto da microcomputer a chip singolo e circuito di trasmissione e ricezione a ultrasuoni. (3) Circuito di visualizzazione della distanza e circuito di allarme acustico e visivo.

Il sistema realizza i seguenti indici tecnici; Posizionamento ultrasonico bidirezionale, distanza del display digitale, gamma di distanza rapida di voce, gamma di distanza della visualizzazione del tubo del nixie di fila.

Gli indicatori specifici sono i seguenti: I. Due canali di posizionamento ultrasonico e l'angolo della gamma di rilevazione di ogni canale è 14o

II display a tre cifre della distanza del tubo nixie

III display della distanza vocale a quattro segmenti, rosso, verde e blu per la distanza del tubo nixie

Temperatura di lavoro:-20-60

La risoluzione della misurazione è di 1cm e l'errore è inferiore allo 0,5%.

Il tester ha un'elevata precisione di misurazione e metodi rapidi diversificati, in grado di soddisfare le esigenze oggettive di diversi ambienti di lavoro.

3 Composizione del circuito hardware e principio di funzionamento

Chip di controllo 3.1

AT89C2051 è utilizzato come controller in piccoli strumenti intelligenti con prestazioni ad alto costo. Il sistema di istruzioni è completamente compatibile con 8031. Ha tutte le strutture funzionali di 8031 eccetto le porte P0 e P2. Il sistema di controllo della misurazione composto da esso presenta i vantaggi di un circuito semplice, alta affidabilità e piccolo volume; Il volume del circuito di controllo e trasmissione e ricezione è e lo schema a blocchi della composizione hardware è mostrato in Figura 1;

Le porte P1.4 e P1.5 del microcomputer a chip singolo sono programmate come porte di uscita per produrre alternativamente un'onda quadra a 40KHz con una durata di 0,2 ms e inviarla di nuovo ogni 19,8 ms, cioè la frequenza di ripetizione dei due canali di ultrasuoni è. La velocità di propagazione degli ultrasuoni nell'aria a temperatura ambiente è di 340 m/s, che determina la distanza massima di rilevamento dello strumento. La situazione reale è che poiché l'istruzione ha bisogno di tempo per essere eseguita e quando tutta la trasmissione e la ricezione sono completate, il programma invierà un display. Quando la frequenza di ripetizione è di circa 50Hz, la distanza massima di rilevamento è di 1,5 m. Le forme d'onda delle porte P1.4 e P1.5 sono mostrate nella Figura 2. P1.6 e P1.7 sono programmati come porte di ingresso per ricevere due echi ultrasonici di conseguenza.

P3.2-p3.5 è programmato come porta di uscita, p3.2-p3.4 controlla il segmento dei dati vocali del chip vocale isd1110 e p3.5 controlla quando giocare.

Il display adotta la scansione dinamica, le porte seriali RXD e TXD vengono utilizzate per inviare i dati di visualizzazione e p1.0-p1.3 vengono utilizzate per inviare bit di visualizzazione. Poiché P1.0 e P1.1 non hanno resistenza di pull-up interna, la resistenza di pull-up esterna di 4,7 K deve essere collegata rispettivamente nell'applicazione.

Il circuito adotta il chip speciale di reset max810. Perché l'alimentazione sul veicolo adotta DC 12V. La batteria e il generatore sono collegati in parallelo. In cattive condizioni di lavoro (come durante l'avviamento del motore), la tensione scende a circa 6V. L'alimentazione del microcomputer a chip singolo viene prelevata dal 12V del veicolo, che sarà una grave interferenza con il normale funzionamento del microcomputer a chip singolo e il programma verrà eseguito. Max810 può risolvere questo problema. La sua funzione è monitorare la tensione di alimentazione del microcomputer a chip singolo; Quando la tensione di alimentazione è inferiore a una soglia impostata, il max810 si ripristina e continua per 140ms quando la tensione di alimentazione ritorna sopra la soglia. Questo può risolvere bene l'interferenza causata dalla tensione di alimentazione instabile del microcomputer a chip singolo.

3.2 circuito di trasmissione e ricezione ad ultrasuoni

I due circuiti di trasmissione e ricezione hanno la stessa struttura e funzionano a turno. I due circuiti hanno la stessa struttura. Il principio è mostrato nella Figura 3;

3.2.1 circuito di trasmissione

Poiché la porta P1 del microcomputer a chip singolo può fornire una capacità di riempimento della corrente di 20mA quando viene utilizzata come porta IO e la capacità di assorbimento della corrente è piccola, un tubo NPN è collegato esternamente per migliorare la sua capacità di corrente di uscita. Assicurarsi che il segnale di impulso 40KHz abbia una certa potenza.

3.2.2 circuito di ricezione

Il circuito ricevente è costituito da preamplificatore; Amplificazione del filtro passa banda; Modellatura e binarizzazione dell'eco. Il preamplificatore può efficacemente amplificare il piccolo segnale e migliorare l'impedenza di ingresso dell'intero circuito di amplificazione. In questo circuito, l'amplificazione infinita del filtro passa banda di feedback di guadagno infinito di secondo ordine a due stadi è progettata e la frequenza centrale è 40KHz; L'aumento del primo stadio è A1 = - 120 e il guadagno del secondo stadio è A1 = - 320, Che assicura che il segnale di micro volt sia amplificato allo stadio di volt per la modellatura e la binarizzazione. La funzione del circuito di modellatura e binarizzazione è di rilevare il segnale di eco in un singolo segnale di polarità; Binarizzazione, cioè Un bit a / D, imposta il livello di soglia, converte l'eco analogico in segnale di livello e lo immette in P1.6.

3.3 circuito di allarme vocale

Come output dello strumento di misura, l'allarme vocale è una forma molto intuitiva e facile da capire e l'interfaccia uomo-macchina è amichevole. Considerando che il conducente generalmente non ha tempo per stimare lo strumento sul veicolo durante la retromarcia e presta attenzione alla parte posteriore del veicolo, la temporizzazione adotta l'allarme vocale. Al momento, ci sono molti tipi di prodotti di tecnologia vocale sul mercato. Questo circuito adotta il chip vocale isd1110 della società ISD e il chip adotta la tecnologia di memorizzazione analogica diretta (DAST), che ha un alto grado di integrazione. Il tempo di registrazione e riproduzione è di 10 secondi e suddiviso in 80 sezioni. Il controllo del microcomputer può essere combinato in modo flessibile per emettere i segnali vocali richiesti. Nell'applicazione, deve essere richiesto il sistema di sviluppo self-made e la voce deve essere registrata nel chip e collegata al sistema utilizzando la porta parallela del PC. Sono stati registrati un totale di 4 segmenti, vale a dire; "Zona di 1,5 m"; "Zona di 1m"; "Zona di 0,5 m"; "Allarme musicale di avviso limite". Gioca regolarmente il paragrafo corrispondente in base alla distanza misurata. Se il risultato della misurazione è 0,8 m, segnalare "1m area". L'interfaccia del circuito di controllo è mostrata nella Figura 4; A3, A4 e A5 di isd1110 selezionare i segmenti di allarme, il gioco è collegato a p3.5 e il bordo cadente innesca la riproduzione.

3.4 circuito di visualizzazione

Oltre all'allarme sonoro, l'allarme ottico è un'altra modalità di allarme efficace. Ci sono due forme di allarme ottico nella progettazione. I tre tubi nixie visualizzano la distanza di prova corrente (unità: mm), il display over range "---", la distanza dal retro all'ostacolo è inferiore a 25mm, il display "SOS" lampeggia e la voce riproduce musica di avvertimento. La fila di tubi nixie ha due rossi, due verdi e due blu, che mostrano la distanza relativa. Quando il valore misurato è maggiore di 1m, al massimo due tubi verdi sono su; Quando il valore misurato è maggiore di 0,5 m, due tubi verdi sono su e al massimo due tubi gialli sono su; Quando il valore misurato è maggiore di 0,3 m, due tubi verdi e due gialli sono su, E al massimo due tubi rossi sono su. La riga nixie tube visualizza il valore relativo della distanza di prova. Più la distanza è vicina, più cifre sono le luci del tubo nixie.

Il diagramma schematico elettrico è mostrato in Figura 5. L'uscita seriale RXD viene utilizzata per visualizzare i dati, l'impulso di sincronizzazione delle uscite TXD e un pezzo di 164 viene utilizzato per convertire i dati seriali in dati paralleli: l'uscita P1.3 come controllo di posizione, accendere il tubo nixie e la riga principale. Poiché P1.0 e P1.1 non hanno resistenza al pull-up, è necessario collegare una resistenza al pull-up da 4,7 K quando vengono utilizzate come porte IO. Per aumentare la capacità di guida, al controllo di posizione viene aggiunto un mc1413.

Il programma è costituito da programma principale (Figura 6), programma di servizio di interruzione (Figura 7) e subroutine di visualizzazione (Figura 8). Il timer T0 viene utilizzato per 10ms e l'impulso a 40KHz viene inviato a P1.4 all'inizio della temporizzazione per richiedere se c' è eco in P1.6. Se c' è eco, può essere ottenuto dal tempo di temporizzazione t0 t e dalla velocità del suono V (m); Se 10ms è arrivato senza eco, l'interruzione dell'overflow di temporizzazione t0. Nella subroutine del servizio di interrupt t0, scrivere il display "---" sul buffer di visualizzazione, impostare un bit di flag, giudicare il bit di flag per determinare l'uscita della subroutine di servizio e aggiornare il bit di flag prima di tornare. La funzione del bit di flag è di garantire P1.4 e P1.6; P1.5 e P1.7 inviano e ricevono a turno. Il display adotta la scansione dinamica. Ogni volta che il programma principale completa la trasmissione e la ricezione di un canale, invia un display. Ogni display avvia la porta seriale quattro volte e il bit di visualizzazione corrispondente è impostato su basso. Allo stesso tempo, gioca il segmento di richiesta corrispondente in base ai risultati della misurazione.

Quando l'auto funziona, c' è una forte radiazione elettromagnetica dovuta al fuoco elettrico ad alta tensione e l'ambiente elettromagnetico è cattivo. Pertanto, il problema anti-interferenza è considerato sia nell'hardware che nel software;

In termini di hardware, la ricezione ultrasonica è un piccolo segnale nella fase anteriore. Il sensore è collegato con un filo schermato single core di alta qualità per garantire la trasmissione affidabile di piccoli segnali. Nella fase di amplificazione del segnale, il filtraggio passa-banda a due stadi viene utilizzato per filtrare le interferenze ad alta frequenza e bassa frequenza. L'alimentazione della parte digitale e della parte analogica viene fornita separatamente. La scatola del controller utilizza un guscio metallico per schermare il campo elettromagnetico esterno. Il software utilizza il metodo di eliminazione del valore lordo e ogni risultato della misurazione è un gruppo di tre volte. Innanzitutto, il valore lordo viene eliminato e quindi si ottiene il risultato medio della misurazione inviato al display. L'uso della media cubica tiene conto delle prestazioni di misurazione in tempo reale. Durante la retromarcia, non mi interessa molto della distanza esatta dall'ostacolo; È se ci sono ostacoli e quanto lontano dal retro della macchina. La pratica ha dimostrato che queste misure hanno ottenuto buoni risultati.

Lo strumento è stato messo in uso e ha raggiunto l'obiettivo predeterminato. Nel processo di retromarcia, realizza il rilevamento automatico degli ostacoli entro 1,5 m dalla parte posteriore sinistra e dalla parte posteriore destra dell'auto e dei pedoni che si infrangono improvvisamente nell'area pericolosa, e dà un allarme e spinge il conducente a prendere misure. Per i nuovi conducenti, il suo ruolo è più ovvio. Conoscono bene il processo di retromarcia, che migliora notevolmente la sicurezza durante la retromarcia.