주차 용 초음파 거리계 개발

주차 용 초음파 거리 측정기 개발

추상: 이 논문은 마이크로 프로세서 기술을 채택하여 개발 된 주차 용 초음파 거리 측정기의 기본 원리를 설명합니다. 측정 및 계산의 수학 모델과 실현 방법도 논의됩니다. 소프트웨어 교정 방법은 측정 정확도와 신뢰성을 높이는 데 사용됩니다. 실제 applica tion은 주차 할 때 보안이 크게 보장된다는 것을 보여줍니다.

키워드: 초음파 범위 찾기 마이크로 프로세서

생활 수준의 지속적인 개선으로 가족에 들어가는 자동차의 소비 인식이 증가하고 있습니다. 중국의 도시 자동차 소유권은 빠르게 증가했습니다. 결과적으로 교통 사고는 특히 도시에서 날마다 증가하고 있습니다. 지능형 교통 시스템의 개발은 21 세기 교통의 중요한 발전 방향입니다. 지능형 교통 시스템 (그) 은 기존 인프라의 잠재력을 최대한 활용하고 운송 효율성을 향상시킵니다. 교통 안전 보장, 교통 혼잡 완화 및 도시 환경 개선의 우수한 효율성은 모든 수준의 정부에 의해 널리 우려되어 왔습니다. 중국 정부는 또한 연구, 개발, 홍보 및 적용에 큰 중요성을 부여합니다. 이 논문에서 논의 된 것은 역전에 해를 끼칠 수있는 장애물과 보행자를 효과적으로 피할 수있는 역전 보호에 중점을 둡니다. 역전으로 인한 경제적 손실과 개인 안전 문제를 효과적으로 피하십시오. 외국 고급 자동차는 공장을 떠날 때 유사한 시스템으로 설치되었습니다.

시스템은 세 부분으로 구성됩니다. (1) 자동차 꼬리의 왼쪽과 오른쪽 뒤쪽에있는 장애물을 감지하기 위해 동일한 송수신기가있는 두 개의 공기 초음파 프로브. (2) 단일 칩 마이크로 컴퓨터와 초음파 전송 및 수신 회로로 구성된 제어 회로. (3) 거리 표시 회로 및 청각 및 시각 경보 회로.

시스템은 다음과 같은 기술 지수를 실현합니다. 양방향 초음파 포지셔닝, 디지털 디스플레이 거리, 음성 프롬프트 거리 범위, 행 닉시 튜브 디스플레이 거리 범위.

구체적인 지표는 다음과 같다: I. 초음파 포지셔닝의 두 채널 및 각 채널의 감지 범위 각도는 14o 입니다.

II 세 자리 닉시 튜브 거리 디스플레이

III 4 세그먼트 음성 거리 범위 프롬프트, 빨강, 녹색 및 파랑 닉시 튜브 거리 표시

작동 온도:-20-60

측정 해상도는 1cm 이고 오류는 0.5% 미만입니다.

테스터는 높은 측정 정확도와 다양한 작업 환경의 객관적인 요구를 충족시킬 수있는 다양한 프롬프트 방법을 갖추고 있습니다.

3 하드웨어 회로 구성 및 작동 원리

3.1 제어 칩

AT89C2051 은 높은 비용 성능을 가진 작은 지능형 기기의 컨트롤러로 사용됩니다. 명령 시스템은 8031 완벽하게 호환됩니다. 그것은 P0 및 P2 포트를 제외하고 8031 모든 기능 구조를 가지고 있습니다. 그것으로 구성된 측정 제어 시스템은 간단한 회로, 높은 신뢰성 및 작은 볼륨의 장점을 가지고 있습니다; 제어 및 전송 및 수신 회로의 볼륨은, 하드웨어 구성 블록 다이어그램은 그림 1 에 나와 있습니다.

단일 칩 마이크로 컴퓨터의 P1.4 및 P1.5 포트는 출력 포트로 프로그래밍되어 0.2ms 지속 시간으로 40KHz 구형파를 번갈아 출력하고 19.8ms 마다 다시 전송합니다. 초음파의 두 채널의 반복 빈도는 다음과 같습니다. 실온에서 공기 중 초음파의 전파 속도는 기기의 최대 감지 거리를 결정하는 340 메터/초. 실제 상황은 명령이 실행 시간이 필요하고 모든 전송 및 수신이 완료되면 프로그램이 디스플레이를 전송한다는 것입니다. 반복 주파수가 약 50 hz일 때, 최대 검출 거리는 1.5 m이다. P1.4 및 P1.5 포트의 파형을 도 2 에 나타낸다. P1.6 및 P1.7 은 그에 따라 2 개의 초음파 에코를 수신하기 위해 입력 포트로서 프로그램된다.

P3.2-p3.5 는 출력 포트로 프로그래밍되고, p3.2-p3.4 는 isd1110 음성 칩의 음성 데이터 세그먼트를 제어하고, p3.5 는 재생시기를 제어합니다.

디스플레이는 동적 스캔을 채택하고 직렬 포트 rxd와 txd는 디스플레이 데이터를 전송하는 데 사용되며 p1.0-p1.3 은 디스플레이 비트를 보내는 데 사용됩니다. P1.0 및 P1.1 은 내부 풀업 저항이 없기 때문에 4.7 k의 외부 풀업 저항은 적용시 각각 연결되어야합니다.

회로는 max810 리셋 특수 칩을 채택합니다. 왜냐하면 차량의 전원 공급 장치는 DC 12v 를 채택하기 때문입니다. 배터리와 발전기는 병렬로 연결됩니다. 나쁜 작업 조건 (예: 엔진 시동 중) 에서 전압은 약 6v 로 떨어집니다. 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 전원 공급 장치는 차량의 12v 에서 가져 와서 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 정상 작동에 심각한 간섭이되어 프로그램이 실행됩니다. Max810 이 문제를 해결할 수 있습니다. 그 기능은 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 전원 공급 장치 전압을 모니터링하는 것입니다. 공급 전압이 설정된 임계 값보다 낮을 때, max810 은 공급 전압이 임계값 이상으로 복귀할 때 140ms 동안 리셋되고 계속된다. 이것은 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 불안정한 전원 공급 전압으로 인한 간섭을 잘 해결할 수 있습니다.

3.2 초음파 전송 및 수신 회로

두 송수신 회로는 동일한 구조를 가지며 교대로 작동합니다. 두 회로는 동일한 구조를 갖는다. 원리는 그림 3 에 나와 있습니다.

3.2.1 전송 회로

단일 칩 마이크로 컴퓨터의 P1 포트는 IO 포트로 사용될 때 20mA 전류 충전 용량을 제공 할 수 있고 전류 흡수 용량이 작기 때문에 NPN 튜브는 출력 전류 용량을 향상시키기 위해 외부에서 연결됩니다. 40KHz 펄스 신호에 일정한 전력이 있는지 확인하십시오.

3.2.2 수신 회로

수신 회로는 전치 증폭기로 구성됩니다. 대역 통과 필터 증폭; 에코 성형 및 이진 화. 전치 증폭기는 작은 신호를 효과적으로 증폭하고 전체 증폭 회로의 입력 임피던스를 향상시킬 수 있습니다. 이 회로에서 2 단계 2 차 무한 이득 피드백 대역 통과 필터 증폭이 설계되고 중심 주파수는 40 khz입니다. 첫 번째 단계의 증가는 A1 = - 120 이고 두 번째 단계의 이득은 A1 = - 320 입니다. 이는 마이크로 볼트 신호가 성형 및 이진화를 위해 볼트 스테이지로 증폭되는 것을 보장한다. 성형 및 이진화 회로의 기능은 에코 신호를 단일 극성 신호로 검출하는 것입니다. 1 비트 a/d는 임계 레벨을 설정하고 아날로그 에코를 레벨 신호로 변환하여 p1.6 으로 입력합니다.

3.3 음성 경보 회로

측정 기기의 출력으로 음성 알람은 매우 직관적이고 이해하기 쉽고 인간-기계 인터페이스는 친절합니다. 운전자가 일반적으로 후진 할 때 차량의 기기를 추정 할 시간이 없으며 차량의 후면에주의를 기울이는 것을 고려하면 타이밍은 음성 알람을 채택합니다. 현재 시장에는 많은 종류의 음성 기술 제품이 있습니다. 이 회로는 ISD 회사의 isd1110 음성 칩을 채택하고 칩은 (DAST) 높은 수준의 통합을 가진 직접 아날로그 저장 기술을 채택합니다. 기록 및 재생 시간은 10 초이며 80 섹션으로 나뉩니다. 마이크로 컴퓨터 제어는 필요한 음성 신호를 출력하기 위하여 유연하게 결합될 수 있다. 응용 프로그램에서 자체 제작 개발 시스템이 필요하며 음성은 칩에 기록되어야하며 PC의 병렬 포트를 사용하여 시스템에 연결되어야합니다. 총 4 개의 세그먼트가 기록되었습니다. 즉, "1.5m zone"; "1m zone"; "0.5m zone"; "제한 경고 음악 경보". 측정 된 거리에 따라 정기적으로 해당 단락을 재생합니다. 측정 결과가 0.8m 인 경우 "1m 영역" 을보고하십시오. 제어 회로 인터페이스는 그림 4 에 나와 있습니다. isd1110 알람 세그먼트의 A3, A4 및 A5 는 p3.5 에 연결되고 하강 가장자리는 재생을 트리거합니다.

3.4 디스플레이 회로

소리 경보 이외에, 광학 경보는 또 다른 효과적인 경보 모드입니다. 디자인에는 광학 경보의 두 가지 형태가 있습니다. 3 개의 닉시 튜브는 현재 테스트 거리 (단위: mm), 오버 레인지 디스플레이 "---" 를 표시하며, 반대쪽에서 장애물까지의 거리는 25mm 미만이며, 디스플레이 "SOS" 가 깜박이고 음성이 경고 음악을 재생합니다. Nixie 튜브의 행에는 상대 거리를 보여주는 두 개의 빨간색, 두 개의 녹색 및 두 개의 파란색이 있습니다. 측정 된 값이 1m 보다 클 때 최대 2 개의 녹색 튜브가 켜져 있습니다. 측정 된 값이 0.5m 이상이면 두 개의 녹색 튜브가 켜져 있습니다. 그리고 기껏해야 두 개의 노란색 튜브가 켜져 있습니다. 측정 된 값이 0.3m 이상이면 두 개의 녹색 및 두 개의 노란색 튜브가 켜져 있습니다. 그리고 기껏해야 두 개의 빨간 튜브가 켜져 있습니다. 행 닉시 튜브는 테스트 거리의 상대 값을 표시합니다. 거리가 가까울수록 더 많은 숫자가 nixie 튜브 조명.

전기 개략도를 도 5 에 나타낸다. RXD 직렬 출력은 데이터를 표시하는 데 사용되며 txd는 동기화 펄스를 출력하며 164 일련 데이터를 병렬 데이터로 변환하는 데 사용됩니다. P1.3 출력은 위치 제어로, 닉시 튜브를 켜고 행을 이끌었다. P1.0 및 P1.1 은 풀업 저항을 갖지 않기 때문에, 4.7K 풀업 저항은 그들이 IO 포트로 사용될 때 연결되어야 한다. 구동 용량을 증가시키기 위해, 위치 제어에 mc1413 이 추가된다.

프로그램은 메인 프로그램 (그림 6), 인터럽트 서비스 프로그램 (그림 7) 및 디스플레이 서브 루틴 (그림 8) 으로 구성됩니다. 타이머 T0 는 10ms 동안 사용되고, 40KHz 펄스는 p1.6 에서 에코가 존재하는지 여부를 질문하기 위해 타이밍 초기에 P1.4 로 전송된다. 에코가 있으면 t0 타이밍 시간 t 및 사운드 속도 V (m) 에서 얻을 수 있습니다. 10ms 가 에코없이 도착하면 t0 타이밍 오버플로우 인터럽트. T0 인터럽트 서비스 서브 루틴에서 디스플레이 "---" 를 디스플레이 버퍼에 쓰고, 플래그 비트를 설정하고, 플래그 비트를 판단하여 서비스 서브 루틴의 출구를 결정합니다. 반환하기 전에 플래그 비트를 업데이트합니다. 플래그 비트의 기능은 P1.4 및 P1.6 을 보장하는 것입니다. P1.5 및 P1.7 은 차례로 보내고받습니다. 디스플레이는 동적 스캔을 채택합니다. 메인 프로그램이 하나의 채널의 송수신을 완료할 때마다 디스플레이를 전송한다. 각각의 디스플레이는 직렬 포트를 4 번 시작하고, 대응하는 디스플레이 비트는 로우로 설정된다. 동시에 측정 결과에 따라 해당 프롬프트 세그먼트를 재생합니다.

자동차가 작동 할 때 고전압 전기 화재로 인해 강한 전자기 복사가 있으며 전자기 환경이 좋지 않습니다. 따라서 간섭 방지 문제는 하드웨어와 소프트웨어 모두에서 고려됩니다.

하드웨어 측면에서 초음파 수신은 전면 단계에서 작은 신호입니다. 센서는 작은 신호의 안정적인 전송을 보장하기 위해 고품질의 단일 코어 차폐 와이어와 연결됩니다. 신호 증폭 단계에서 2 단 대역 통과 필터링은 고주파 및 저주파 간섭을 걸러 내기 위해 사용됩니다. 디지털 부품 및 아날로그 부품의 전원 공급 장치는 별도로 제공됩니다. 컨트롤러 박스는 외부 전자기장을 보호하기 위해 금속 쉘을 사용합니다. 소프트웨어는 총 값 제거 방법을 사용하며 각 측정 결과는 세 번의 그룹입니다. 먼저, 총값이 제거되고, 디스플레이로 전송된 평균 측정 결과가 얻어진다. 입방 평균의 사용은 측정의 실시간 성능을 고려합니다. 후진하는 동안 나는 장애물과의 정확한 거리에 대해별로 신경 쓰지 않습니다. 장애물이 있는지, 차 뒤에서 얼마나 멀리 떨어져 있는지 여부입니다. 연습은 이러한 조치가 좋은 결과를 달성했음을 증명했습니다.

악기를 사용하고 미리 정해진 목표를 달성했습니다. 후진하는 과정에서 자동차의 왼쪽 후면과 오른쪽 후면에서 1.5m 이내의 장애물을 자동으로 감지하고 보행자가 갑자기 위험한 지역으로 침입합니다. 경보를 울리고 운전자에게 조치를 취하도록 촉구합니다. 새로운 드라이버의 경우 그 역할이 더 분명합니다. 그들은 역전 과정에서 잘 알고 있으므로 역전 할 때 안전성이 크게 향상됩니다.