買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 倒車(chē)?yán)走_(dá) 系統(tǒng) 的 研究與 設(shè)計(jì) 摘 要 汽車(chē)倒車(chē)?yán)走_(dá)是針對(duì) 當(dāng)前 公路、街道、停車(chē)場(chǎng)、車(chē)庫(kù)等越來(lái)越擁擠，加上存在視覺(jué)盲區(qū)，無(wú)法看見(jiàn) 車(chē)后的障礙物，司機(jī)在倒車(chē)時(shí)很容易刮傷汽車(chē)，甚至發(fā)生事故的情況而出現(xiàn)的一種旨在倒車(chē)防護(hù)的汽車(chē)防撞系統(tǒng) 。該系統(tǒng)能夠在汽車(chē)以較低的速度進(jìn)行倒車(chē)的過(guò)程中，識(shí)別出車(chē)后部的障礙物，并能夠測(cè) 量 車(chē)與障礙物之間的距離，在車(chē)輛與障礙物發(fā)生碰撞前，發(fā)出聲光報(bào)警，提醒司機(jī)剎車(chē) 。 本設(shè)計(jì)從實(shí)驗(yàn)研究分析的角度， 分析 了超聲波測(cè)距原理 以及國(guó)內(nèi)外此類(lèi)汽車(chē)倒車(chē)?yán)走_(dá)存在的問(wèn)題 ，提出了目前最簡(jiǎn)單 、實(shí)用 的一種倒車(chē)?yán)走_(dá)實(shí)現(xiàn)方案 ，即基于成都 國(guó)騰微電子公司 片為核心 的超聲波 測(cè)距 倒車(chē)?yán)走_(dá) ,該芯片 功能集成度高， 外圍只需接上 超聲波傳感器和功率器件就可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)功能， 也不需要軟件編程。 同時(shí) 設(shè)計(jì)中 圍繞目前呼聲很高的 汽車(chē)電器 網(wǎng)絡(luò)化實(shí)現(xiàn) ， 提出 倒車(chē)?yán)走_(dá) 數(shù)據(jù) 基于新型 總線 遞方案 。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用了模塊設(shè)計(jì)思想，簡(jiǎn)化了調(diào)試工作量，最終很好完成了超聲波測(cè)距倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)及系統(tǒng)調(diào)試。 關(guān)鍵 詞： 汽車(chē)倒車(chē)?yán)走_(dá) 超聲波 汽車(chē)電器網(wǎng)絡(luò)化 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 is a in of of of to of of at a at of at a is of to at of of at of at to RR in is as a by to as is a of RR is in a of A at of it RR of 文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 目 錄 中文摘要 目 錄 第一章 緒論 1 1. 1 研究背景 1 1. 2 發(fā)展概況和 當(dāng)前 存在的問(wèn)題 1 1. 2. 1 發(fā)展 概況 1 1. 2. 2 當(dāng)前 存在的問(wèn)題 4 1. 3 本設(shè)計(jì)的 主要 內(nèi)容和目的 5 第二章 系統(tǒng)相關(guān)理論與結(jié)構(gòu) 6 2. 1 超聲波的測(cè)距 基本 原理 6 2. 2 線介紹 7 2. 2. 1 概述 7 2. 2. 2 系統(tǒng)由來(lái) 8 2. 2. 3 總線 特點(diǎn) 9 第三章 硬件設(shè)計(jì)及調(diào)試 11 3. 1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 11 3. 2 片 12 3. 2. 1 概述 12 3. 2. 2 工作特征 12 3. 2. 3 封裝及引腳功能說(shuō)明 13 3. 2. 4 芯片具體功能及應(yīng)用 13 3. 3 用數(shù)字通訊芯片 15 3. 3. 1 片 15 3. 3. 2 片應(yīng)用參考電路 16 3. 3. 3 片 17 3. 3. 4 片應(yīng)用參考電路 17 3. 4 系統(tǒng)電路解析 及工作原理 18 3. 4. 1 上位機(jī)電路解析 18 3. 4. 2 下位機(jī)電路解析 22 3. 4. 3 工作原理 24 3. 5 實(shí)驗(yàn)安裝 及調(diào)試 24 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 3. 5. 1 焊接 24 3. 5. 2 調(diào)試過(guò)程及方法 25 第四章 軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試 27 4. 1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)整體介紹 27 4. 2 上位機(jī) 軟件設(shè)計(jì) 28 4. 2. 1 上位機(jī)程序主流程圖 28 4. 2. 2 雷達(dá)模塊程序設(shè)計(jì) 29 4. 2. 3 上位機(jī)接收數(shù)據(jù)程序設(shè)計(jì) 30 4. 2. 4 上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)程序設(shè)計(jì) 30 4. 3 下 位機(jī)軟件設(shè)計(jì) 32 4. 3. 1 下位機(jī)程序主流程圖 33 4. 3. 2 下 位機(jī)接收數(shù)據(jù)程序設(shè)計(jì) 34 4. 3. 3 晶顯示程序 設(shè)計(jì) 35 4. 4 軟件調(diào)試 簡(jiǎn)介 35 第五章 系統(tǒng)可擴(kuò)展部分 37 結(jié)束語(yǔ) 38 主要參考文獻(xiàn) 39 致謝詞 40 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 第一章 緒論 究 背景 隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展 ， 城市汽車(chē)數(shù)量迅速增加 。 尤其是近 幾年來(lái)， 我國(guó)開(kāi)始進(jìn)入私家車(chē)時(shí)代， 汽車(chē)的數(shù)量 更是 逐年增加 ， 造成公路、街道、停車(chē)場(chǎng)、車(chē)庫(kù)等越來(lái)越擁擠。汽車(chē)駕駛員越來(lái)越擔(dān)心車(chē)的安全了 ， 其中倒車(chē)就是一個(gè)典型 問(wèn)題 。 由于存在視覺(jué)盲區(qū)，無(wú)法看見(jiàn) 車(chē)后的障礙物，司機(jī)在倒車(chē)時(shí)很容易刮傷汽車(chē)，甚至發(fā)生事故。為了減少因此帶來(lái)的損失，需要有一種專門(mén)的輔助裝置幫助司機(jī)安全倒車(chē)。 目前用于輔助司 機(jī)倒車(chē)的裝置主要有：語(yǔ)音告警裝置、后視系統(tǒng)以及倒車(chē)?yán)走_(dá)等。語(yǔ)音告警裝置用于播放提示語(yǔ)以提醒車(chē)后的行人注意避讓正在倒車(chē)的汽車(chē)。這種裝置價(jià)格便宜，使用方便，其缺點(diǎn)是只能對(duì)車(chē)后的行人起告警作用，對(duì)于其他障礙物則不起作用，所以其應(yīng)用范圍有限。后視系統(tǒng)是由視頻捕捉裝置和視頻播放裝置組成，通過(guò)后視系統(tǒng)司機(jī)可以直觀地看到車(chē)后的障礙物，消除視覺(jué)盲區(qū)。由于這類(lèi)裝置的價(jià)位較高，目前還沒(méi)有普遍推廣使用。 本文設(shè)計(jì) 分析 的 基于新型總線和 統(tǒng)即是根據(jù)這一實(shí)際情況而應(yīng)運(yùn)而生的 ，具有非常高的性價(jià)比 。 系統(tǒng)運(yùn)用微計(jì)算機(jī)技術(shù)與超 聲波的測(cè)距技術(shù)、傳感器技術(shù)等的交叉融合 ， 進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì) ， 通過(guò)液晶顯示障礙物與汽車(chē)的距離 ， 并根據(jù)其距離遠(yuǎn)近實(shí)時(shí)發(fā)出報(bào)警等級(jí)。 但其主流產(chǎn)品僅僅是獨(dú)立的控制單元 , 無(wú)法與汽車(chē)數(shù)字化信息平臺(tái)接軌。圍繞汽車(chē)電器網(wǎng)絡(luò)化實(shí)現(xiàn)倒車(chē)?yán)走_(dá)數(shù)據(jù)總線傳遞信息共享 , 具有良好的發(fā)展前景。本文應(yīng)用的新型總線結(jié)構(gòu) 展概況和 當(dāng)前 存在的 問(wèn)題 展概況 經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，推動(dòng) 著 交通 運(yùn)輸業(yè)朝行駛高速化，車(chē)流買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 2 密集化和駕駛非職業(yè)化的方向發(fā)展。 同時(shí)，汽車(chē)的生產(chǎn)量和保有量都在急 劇增加。但 相應(yīng)的 公路管理， 交通管理系統(tǒng)卻相對(duì)比較落后，由此造成的 事故頻繁發(fā)生，在一些大城市尤為突出。智能交通系統(tǒng) 是當(dāng)前國(guó)際各個(gè)國(guó)家共同關(guān)注的交通管理的前沿技術(shù)，它 在 充分發(fā)揮現(xiàn)有的交通基礎(chǔ)設(shè)施潛能，提高工作效率，增強(qiáng)交通安全性，改善環(huán)境 方面已取得卓越成效，很多國(guó)家都很重視相關(guān)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)。中國(guó)也已開(kāi)始進(jìn)入相關(guān)技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)，倒車(chē)?yán)走_(dá)技術(shù)是 的成功與否與 （ 1） 雷達(dá)分類(lèi) 目前，很多科研機(jī) 構(gòu)已對(duì)汽車(chē)?yán)走_(dá)技術(shù)進(jìn)行深入開(kāi)發(fā)，國(guó)內(nèi)外也已有相應(yīng)的產(chǎn)品。經(jīng)過(guò)總結(jié)分析 ， 按照工作方式分主要有激光、超聲波、紅外、毫米波 等一些測(cè)量方法 1， 它們的工作原理雖然不完全一樣，但最終作用都是通過(guò)不同的探測(cè)方法判斷車(chē)后方障礙物與本車(chē)的相對(duì)距離，并根據(jù)程序中定義好的危險(xiǎn)等級(jí)做出相應(yīng)的預(yù)防措施。下面簡(jiǎn)要分析一下幾種方式的特點(diǎn)： 激光方式： 激光具有 高定向性，能以定向的光束 無(wú) 發(fā)散地直線向前傳播 ；單色性好，它可以達(dá)到的亮度比太陽(yáng)光還高幾百億倍 ； 相干性好 ， 激光的頻率、振動(dòng)方向、相位高度一致 。 因此激光波束近似直線性，很少擴(kuò)散，波束能量集中，傳輸距離較遠(yuǎn)。但它在對(duì)氣候的適應(yīng)能力方面具有局限性，因?yàn)榧す鉁y(cè)距 方式受惡劣天氣、汽車(chē)激烈震動(dòng)、發(fā)射鏡表面磨損、污染等因素影響，則 探測(cè)距離減少 二分之一至三分之一 ,降低了 實(shí)用精度，所以在汽車(chē)倒車(chē)?yán)走_(dá)領(lǐng)域激光測(cè)距方式?jīng)]有得到很好發(fā)展。 紅外線方式： 紅外線可以人為制造 ,自然界中也廣泛存在 ,一般的生物都會(huì)輻射出紅外線 ,體現(xiàn)出來(lái)的宏觀效應(yīng)就是熱度 。 紅外線透視和夜視是分別利用了紅外線的不同性質(zhì) 。紅外線測(cè)距系統(tǒng)成本低廉，但是容易受到天氣和路邊等物體干擾的影響，在惡劣的天氣與環(huán)境下探測(cè)距離仍然不能滿足要求。 毫米 波方式：毫米波是微波的一個(gè)波段，頻率在 30 300G,相應(yīng)波長(zhǎng)為 1 10毫米波電子系統(tǒng)具有如下特性 : 小天線孔徑具有較高的天線增益 ; 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 3 高跟蹤精度和制導(dǎo)精度 ; 不易受電子干擾 ; 低角跟蹤時(shí)多徑效應(yīng)和地雜波干擾小 ; 多目標(biāo)鑒別性能好 ; 雷達(dá)分辨率高 ; 大氣衰減 “ 諧振點(diǎn) ” 可作保密傳輸。 但其價(jià)格昂貴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 超聲波方式： 超聲波是頻率大于 20 聲波 , 具有方向性強(qiáng)、能量衰減緩慢、在介質(zhì)中轉(zhuǎn)播距離遠(yuǎn)等特點(diǎn) ,用于測(cè)距計(jì)算方法簡(jiǎn)單 , 常用于非接觸式距離測(cè)量 , 其傳感器種類(lèi)較多 ,由于超聲波指向性強(qiáng)，在傳輸 過(guò)程中能量損耗緩慢，反射能力強(qiáng)，經(jīng)常被用于距離的測(cè)量。 由于超聲波測(cè)距的探測(cè)距離較短，主要用于倒車(chē)?yán)走_(dá)等近距離測(cè)距。 汽車(chē)?yán)走_(dá)按照其測(cè)距的方向可分為倒車(chē)?yán)走_(dá)和前置雷達(dá)。倒車(chē)?yán)走_(dá)主要針對(duì)當(dāng)前在擁擠的街道、停車(chē)場(chǎng)以及人群當(dāng)中倒車(chē)時(shí)時(shí)有發(fā)生的倒車(chē)碰撞事故而設(shè)計(jì)的。它是在汽車(chē)以較低速度倒車(chē)行駛時(shí)，周期內(nèi)不停檢測(cè)車(chē)后障礙物到車(chē)的距離，當(dāng)達(dá)到一定危險(xiǎn)距離時(shí)即時(shí)給予司機(jī) 以 聲與光 的 形式 的警告。由于倒車(chē)?yán)走_(dá)檢測(cè)距離比較短，可選擇紅外線和超聲波，而本文就是對(duì)超聲波倒車(chē)?yán)走_(dá)的具體分析研究。 目前，很高汽車(chē)生產(chǎn)商已經(jīng)開(kāi)始在生產(chǎn)的汽車(chē) 當(dāng)中加入超聲波倒車(chē)?yán)走_(dá) ，一些汽車(chē)維護(hù)部門(mén)已引進(jìn)了這方的修理維護(hù)技術(shù)。例如德國(guó)寶馬公司所配置的倒車(chē)?yán)走_(dá)如下圖 1 圖 （ 2） 汽車(chē)電器網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展 隨著汽車(chē)電子技術(shù)的發(fā)展及汽車(chē)性能的不斷提高 , 汽車(chē)上的電子裝置越買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 4 來(lái)越多。傳統(tǒng)的電器系統(tǒng)大多采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的單一通信方式 , 相互之間很少有聯(lián)系 , 這樣必然造成龐大的布線系統(tǒng)。目前 , 國(guó)外許多整車(chē)制造廠和汽車(chē)電器制造廠家在整車(chē)管理系統(tǒng)中采用了網(wǎng)絡(luò)技術(shù) , 如 J 1850 等 ,其中 使用較為廣泛。 線是德國(guó) 司于 20 世紀(jì) 80 年代初提出的 , 它將汽車(chē)上各種信號(hào)的接線只用 2 根簡(jiǎn)潔的電纜線取代 , 汽車(chē)上的各種電子裝置通過(guò) 制器掛到這 2 根電纜上 , 設(shè)備之間利用電纜進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊和數(shù)據(jù)共享 , 從而大大減少了汽車(chē)上的線束 2。 而本文引用到的 N 點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的總線通訊系統(tǒng)，具有通訊設(shè)備容量大（硬件 400點(diǎn)）、通訊速率高（ 9600成本低、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、布線簡(jiǎn)便（無(wú)極性可任意分支，普通雙絞線）、抗干擾能 力強(qiáng)、通過(guò)總線可提供高達(dá) 800統(tǒng)具有自動(dòng)登錄功能，此功能可完成設(shè)備的自動(dòng)登錄、結(jié)點(diǎn)中斷報(bào)警等雙向可中斷的先進(jìn)的通訊功能。總線隔離設(shè)備具有總線故障隔離性能，保證部分總線 發(fā)生 故障時(shí) ， 其它部分 仍然 正常通訊。以該芯片為核心構(gòu)成的總線通訊系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于智能家庭控制網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制、消防報(bào)警及聯(lián)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、小區(qū)智能化控制網(wǎng)絡(luò)、三表集抄、中央空調(diào)控制系統(tǒng)等。 前 存在的問(wèn)題 超聲波倒車(chē)?yán)走_(dá)運(yùn)用超聲波測(cè)距原理結(jié)合單片機(jī)或 能判斷不受可見(jiàn) 光限制等特點(diǎn)應(yīng)用到了轎車(chē)當(dāng)中，但現(xiàn)有的倒車(chē)?yán)走_(dá)還仍然存在如下一些問(wèn)題 3： （ 1） 最大有效探測(cè)距離的問(wèn)題偏小，等 到 報(bào)警 后 再減速就很緊張，感到預(yù)警時(shí)間不充足； （ 2） 多數(shù)成品倒車(chē)?yán)走_(dá)的顯示速度因?yàn)榭紤]到抗干擾等因素，顯示更新的速度約 0 4 s，算上從倒車(chē)?yán)走_(dá)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)到發(fā)出警報(bào)將需要 1時(shí)車(chē)已經(jīng)行使了一段距離， 這顯然存在反應(yīng)遲鈍； （ 3） 多數(shù)倒車(chē)?yán)走_(dá)的超聲波傳感器 2 3個(gè)，單個(gè)傳感器的水平探測(cè)角度約 60 70度，這樣勢(shì)必造成 2 3個(gè)盲區(qū)， 如 圖 1而增加傳感器的個(gè)數(shù)不但增加成本，而且提高 故障率； 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 5 （ 4） 以往關(guān)于倒車(chē)?yán)走_(dá)的研究都采用的是部容易 購(gòu) 買(mǎi)到 的專用元件作為附加電路，使其難以推廣； （ 5） 主流產(chǎn)品僅僅是獨(dú)立的控制單元 , 無(wú)法與汽車(chē)數(shù)字化信息平臺(tái)接軌 ，同時(shí) 由于客觀條件的限制 , 目前我國(guó)的整車(chē)制造廠和汽車(chē)電子電器廠幾乎沒(méi)有涉及到汽車(chē)電器網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計(jì)的領(lǐng)域，選擇一個(gè)合理的總線實(shí)現(xiàn)汽車(chē)電器的網(wǎng)絡(luò)化 非常必要 4 。 圖 1 三只雷達(dá) 兩只雷達(dá) 設(shè)計(jì)的 主要內(nèi)容和 目的 課題的主要研究?jī)?nèi)容 就是根據(jù)雷達(dá)測(cè)距的原理， 選擇一 塊 集成度高的 聲波脈沖測(cè)距的倒車(chē)?yán)走_(dá)。使它能夠在汽車(chē)以較低的速度進(jìn)行倒車(chē)的過(guò)程中，識(shí)別出車(chē)后部的障礙物，測(cè)量車(chē)與障礙物之間的距離并顯示出來(lái)，在發(fā)生碰撞前，對(duì)駕駛員發(fā)出報(bào)警。同時(shí)引入一種新型總線 本設(shè)計(jì)可望成為駕駛員特別是貨車(chē)以及公共汽車(chē)駕駛員的好幫手，可有效的減少和避免那些視野不良的大型汽車(chē)的如冷藏車(chē)、集裝箱車(chē)、垃圾車(chē)、食品車(chē)、載貨車(chē)、公共汽車(chē)等倒車(chē)交通事故，另外還特別適用于夜間輔助倒車(chē)、倒車(chē)入庫(kù)以及進(jìn)入停車(chē)場(chǎng)停車(chē)到位， 本設(shè)計(jì)性 能優(yōu)良，對(duì)提高我國(guó)汽車(chē)工業(yè)實(shí)際水平，具有較大的 意義 。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 6 第二章 系統(tǒng)相關(guān)理論 與結(jié)構(gòu) 聲波測(cè)距基本原理 在 物理世界 中， 人類(lèi)能感應(yīng)到的波譜是聲波，即 波源所激起的縱波的頻率在 200能引起人的聽(tīng)覺(jué) ， 在這一頻率范圍內(nèi)的振動(dòng) 被 稱為聲振動(dòng)。 而 頻率低于 20聲波是頻率大于 20 波 段 , 具有方向性強(qiáng)、能量衰減緩慢、在介質(zhì)中轉(zhuǎn)播距離遠(yuǎn)等特點(diǎn) ,用于測(cè)距計(jì)算方法簡(jiǎn)單 , 常用于非接觸式距離測(cè)量 , 其傳感器種類(lèi)較多。汽車(chē)上常用的是壓電式超聲波傳感器工作頻率 40 收發(fā)一體、結(jié)構(gòu)緊湊 5。 一般 超身波發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu)有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板。當(dāng)它的兩級(jí)外加脈沖信號(hào)，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片將會(huì)發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)，便產(chǎn)生超聲波。 超聲波測(cè)距的基本原理 其實(shí)很簡(jiǎn)單， 同聲納回聲定位法的原理是基本相同的， 說(shuō)得高級(jí)一些就是多普勒效應(yīng)，說(shuō)得簡(jiǎn)單就是回聲效應(yīng)，當(dāng)我們?cè)谏焦壤?，朝?duì)面得山坡喊叫“我愛(ài)你”，一段很短時(shí)間后你會(huì)聽(tīng)到從山谷里也傳來(lái)聲音“我愛(ài)你”。超聲波測(cè)距也時(shí)基于這種回音效應(yīng)， 發(fā)生器不斷發(fā)射出 40其 總 寬度為發(fā)射超聲波與接收超聲波的時(shí) 間間隔，被測(cè)物距越遠(yuǎn)，脈沖寬度越大，輸出脈沖個(gè)數(shù)與被測(cè)距離成正比。超聲波測(cè)距的方法有多種，如相位檢測(cè)法、聲波幅值檢測(cè)法和往返時(shí)間檢測(cè)法等。相位檢測(cè)法雖然精度高，但檢測(cè)范圍有限 ；聲波幅值檢測(cè)法易受反射波的影響。本文 選擇的 成都國(guó)騰微電子公司 生產(chǎn)的 它的 設(shè)計(jì)采用 的是 超聲波往返時(shí)間檢測(cè)法，其測(cè)量原理圖如圖 2 其原理為：每個(gè)超聲波傳感器收發(fā)一體，在發(fā)射時(shí)刻，在超聲波發(fā)射器端輸入 40時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)超聲波內(nèi)部 的 振子，振蕩產(chǎn)生機(jī)械波，并通過(guò)空氣介質(zhì)傳播到被測(cè) 面脈的，超聲波在介質(zhì)中傳播，途中碰到障礙物后反射回來(lái)，超聲波接收器收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)。超聲波買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 7 經(jīng) 氣體介質(zhì)的傳播到返回到傳感器的時(shí)間，即為往返時(shí)間。往返時(shí)間與氣體介 質(zhì)中的聲速相乘，就是聲波傳輸?shù)木嚯x。而所測(cè)距離為聲波傳輸距離的一半， 圖 2 超聲波測(cè)距模塊原理圖 其關(guān)系式可由公式 （ 2表示 : S=1/2 （ c t） （ 2 （ 2式中， 用微處理器脈沖計(jì)數(shù)的方法，可以精確地測(cè)出 設(shè)微處理器的周期為 T，則 t=N*T，則探測(cè)距離可由公式 （ 2表示 : S=1/2 (c t)=1/2 (c （ 2 紹 述 點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的總線通訊系統(tǒng)，具有通訊設(shè)備容量大（硬件 400點(diǎn)）、通訊 速率高（ 9600成本低、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、布線簡(jiǎn)便（無(wú)極性可任意分支，普通雙絞線）、抗干擾能力強(qiáng)、通過(guò)總線可提供高達(dá)障 礙 物 傳感器 C 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 8 800統(tǒng)具有自動(dòng)登錄功能，此功能可完成設(shè)備的自動(dòng)登錄、結(jié)點(diǎn)中斷報(bào)警等雙向可中斷的先進(jìn)的通訊功能?？偩€隔離設(shè)備具有總線故障隔離性能，保證部分總線 發(fā)生 故障時(shí) ， 其它部分 仍能 正常通訊。以該芯片為核心構(gòu)成的總線通訊系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于智能家庭控制網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制、消防報(bào)警及聯(lián)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、小區(qū)智能化控制網(wǎng)絡(luò)、三表集抄、中央空調(diào)控制系統(tǒng)和汽車(chē)電器化網(wǎng)絡(luò) 等。 統(tǒng)由來(lái) 近年來(lái)，隨著 各種電子設(shè)備的發(fā)展，越來(lái)越需要進(jìn)行對(duì)低端電子設(shè)備的低成本聯(lián)網(wǎng)管理，這些設(shè)備的數(shù)量多信息少但要求較快的反應(yīng)速度。雖然各種高速通訊網(wǎng)絡(luò)迅速發(fā)展并得以應(yīng)用，但對(duì)于低端設(shè)備，其接口顯然復(fù)雜而昂貴，功耗大、備電 功能使用復(fù)雜更使其不能使用于 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制。過(guò)去多年來(lái)， 485技術(shù)仍然主導(dǎo)著這一技術(shù)領(lǐng)域，但其顯然已經(jīng)不能滿足目前的低功耗、高可靠、非規(guī)則布線、大容量等網(wǎng)絡(luò)要求。 （ 1） 論上最多容許接入量不超過(guò) 128個(gè)設(shè)備，這顯然不適用以樓宇等為結(jié)點(diǎn)的多 用戶容量要求。 （ 2） 且其速率與通訊距離有直接關(guān)系，當(dāng)達(dá)到數(shù)百米以上通訊距離時(shí)，其可靠通訊速率 1200使得大量結(jié)點(diǎn)的通訊速度非常低。 （ 3） 該方式不能應(yīng)用與長(zhǎng)距離戶外通訊，如設(shè)計(jì)為隔離方式則需要隔離電源，這使得系統(tǒng)成本較高。 （ 4） 485方式不能給下接 的 設(shè)備供電，設(shè)備需要單獨(dú)解決供電問(wèn)題。 （ 5） 485芯片功耗較大，靜態(tài)功耗達(dá)到 2先進(jìn)的芯片），工作電流（發(fā)送）達(dá)到 20增加了線路電壓降，不利于備電 系統(tǒng) 的使 用及遠(yuǎn)程布線。 （ 6） 長(zhǎng)距離通訊時(shí) 485芯片容易損壞。 （ 7） 以 485構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)只能以串行布線，不能構(gòu)成星形等任意分支，而買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 9 串行布線對(duì)于實(shí)際布線設(shè)計(jì)及施工造成很大難度，不遵循串行布線規(guī)則又將大大降低通訊的穩(wěn)定性。 （ 8） 由于 485自身的電性能決定了其在實(shí)際工程應(yīng)用中穩(wěn)定性較差，并且多節(jié)點(diǎn)、長(zhǎng)距離的調(diào)試需要對(duì)線路進(jìn)行阻抗匹配等調(diào)試工作，大量安裝 時(shí)調(diào)試工作復(fù)雜。 美國(guó) 時(shí)具有的總線供電模式，其中斷報(bào)警并自動(dòng)上傳 的 功能又很適用于實(shí)時(shí)性要求高的應(yīng)用，如家庭智能化控制、消防報(bào)警系統(tǒng)總線等，而遠(yuǎn)的通訊距離，更低的功耗， 同時(shí) 目前曦陽(yáng)公司已經(jīng)將該系統(tǒng)應(yīng)用與智能家居的系統(tǒng)控制，為發(fā)展自己的家庭智能化控制系統(tǒng)，推出 N 芯片經(jīng)多年的應(yīng)用實(shí)踐證明，其成本低、穩(wěn)定性好、應(yīng)用技術(shù)層面低，它不僅具備了 485及 有其獨(dú)特性能 ，十分適于在實(shí)時(shí)總線控制系統(tǒng)以及需要二線制、總線供電的通訊系統(tǒng)中應(yīng)用推廣。應(yīng)用該公司的 系統(tǒng)在 256個(gè)節(jié)點(diǎn)的通訊系統(tǒng)上，任意 節(jié)點(diǎn)上報(bào)事件時(shí)間小于 100內(nèi)諸多大型水、電、氣、熱表 以 及樓宇自動(dòng)化等企業(yè)已采用或擬采用 點(diǎn) （ 1） 高速穩(wěn)定的通訊速率，在 s 的通訊速率時(shí)可達(dá)到 （ 2） 在 s、 有多達(dá) 400個(gè)節(jié)點(diǎn)的容量； （ 3） 通過(guò) （ 4） 允許串型、星型等任意接線分支的布線方式； （ 5） 極低的靜態(tài)功耗，低于 150型值為 120 （ 6） 通過(guò)總線可向單個(gè)從設(shè)備提供 500 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 10 （ 7） 備電系統(tǒng) 的 設(shè)計(jì)只需要在控制器上完成，主機(jī)備電整個(gè)系統(tǒng)； （ 8） 使用普通雙絞線，無(wú)極性二線制安裝接線； （ 9） 通過(guò)隔離設(shè)備可保證在遭雷擊時(shí)可靠工作 ； （ 10） 恒流的電流環(huán)通訊方式，抗干擾性強(qiáng)； （ 11） 具有設(shè)備自動(dòng)登錄 功能，可容納多種設(shè)備，預(yù)留多種通訊協(xié)議，擴(kuò)展方便； （ 12） 同時(shí)提供配套的主站專用集中控制芯片 與計(jì)算機(jī) 232、 485等接口連接，系統(tǒng)兼容性及擴(kuò)展性好。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 11 第三章 硬件設(shè)計(jì)及調(diào)試 統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 本 系統(tǒng)基于超聲波反射原理利用成都國(guó)騰微電子公司生產(chǎn)的 感器布置為車(chē)后四個(gè) 或多個(gè) 傳感器方式 ,尾部 的 傳感器探測(cè)倒車(chē)時(shí)汽車(chē)后方障礙物 , 通過(guò)總線形成網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息通信 , 再由主控制器適時(shí)顯示障礙物距離、位置并進(jìn)行聲音報(bào)警 , 司 機(jī)根 據(jù)這些重要提示可大大減小汽車(chē)碰撞的可能。系統(tǒng)總體架構(gòu)框圖如 圖 3 圖 3系統(tǒng)總體框圖 其中，雷達(dá)模塊指的是圖 2 合電路，可根據(jù)實(shí)際情況決定是否采用兩個(gè)或多個(gè)雷達(dá)模塊 ，在本次設(shè)計(jì)中用到了兩個(gè)雷達(dá)模塊 ?？偩€上所連的其它汽車(chē)電子設(shè)備是總線設(shè)備擴(kuò)展， 本設(shè)計(jì)中實(shí)際沒(méi)有擴(kuò)展連接其它 汽車(chē)電子 設(shè)備， 該總線有可接多達(dá) 400個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)的容量，通信速率也非常高。 下位機(jī)中 接的模塊，也是根據(jù)實(shí)際情況，可以有所增減 。由于時(shí)間問(wèn)題，該設(shè)計(jì)中沒(méi)有做到語(yǔ)音模塊。 雷達(dá)模塊 1 雷達(dá)模塊 2 信 接口 通 信 接口 位 機(jī) 下位機(jī) 其它汽車(chē)電子設(shè)備 2 其它汽車(chē)電子設(shè)備 1 線 蜂鳴器 語(yǔ)音模塊 塊 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 12 6 述 純硬件 倒車(chē)?yán)走_(dá)需要的主要元件 (控制器、運(yùn)放電路、濾波電路等 )都集成在了單一芯片中，外圍只需接上超聲波傳感器和功率器件就可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)功能，提高了系統(tǒng)集成度，也不需要軟件編程，是目前最簡(jiǎn)單的一種倒車(chē)?yán)走_(dá)實(shí)現(xiàn)方案。 該芯片提供 4 路超聲波探頭的驅(qū)動(dòng)，并根據(jù)超聲波特性和倒車(chē)?yán)走_(dá)的使用環(huán)境進(jìn)行了一系列智能化處理，在保證 超聲波測(cè)距精確性的基礎(chǔ)上，更加強(qiáng)了 報(bào)警功能的準(zhǔn)確性和實(shí)用性。測(cè)試結(jié)果編碼后采用雙線差分方式輸出，提高了信號(hào)傳輸?shù)目垢蓴_性。 為倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)提供最簡(jiǎn)單的單芯片控制方案，替代現(xiàn)有的單片機(jī)控制方案。該芯片的優(yōu)勢(shì)在于盡可能地為倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)提高集成度，減少外圍元件。同時(shí)該芯片的功能滿足高端和通用性的要求，用戶利用該組芯片既可以生產(chǎn)高性能的整機(jī)產(chǎn)品，還可以靈活設(shè)置其產(chǎn)品的報(bào)警方式。全硬件方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能，既降低了用戶的開(kāi)發(fā)難度，更對(duì)系統(tǒng)性能有了顯著的提高。 工作 特征 （ 1） 電源電壓： 5V； （ 2） 四路超聲波探頭接口，探頭發(fā)送 驅(qū)動(dòng)信號(hào) 為 5V， 2 （ 3） 報(bào)警信號(hào)編碼輸出，報(bào)警信號(hào)包括：各探頭檢測(cè)到的障礙物距離危險(xiǎn)等級(jí)信號(hào)、最近障礙物方位信號(hào)、最近障礙物距離信號(hào)及附加消息，信號(hào)電平 5V； （ 4） 檢測(cè)結(jié)果輸出周期 80 （ 5） 具備自動(dòng)增益控制，實(shí)現(xiàn)分級(jí)放大 ； （ 6） 具有防聲波衍射誤報(bào)處理，提高報(bào)警信號(hào)的準(zhǔn)確性 ； （ 7） 具有智能識(shí)別功能，可以忽略小物體，防止誤報(bào)警 ； （ 8） 報(bào)警信號(hào)輸出采用雙線差分方式，提高抗干擾性 ； （ 9） 具有 防扒車(chē)報(bào)警功能 ； （ 10） 工作環(huán)境溫度： +85 。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 13 裝及引腳功能說(shuō)明 圖 3片 具體 功能 及應(yīng)用 供 4 路超聲波探頭接口，芯片通過(guò)探頭發(fā)送和接收超聲波信號(hào)，根據(jù)發(fā)送和接收的時(shí)間差計(jì)算障礙物的距離，輸出相應(yīng)報(bào)警信號(hào)。報(bào)警信號(hào)編碼后采用雙線差分方式輸出，輸出信號(hào)的內(nèi)容包括：各探頭檢測(cè)到的障礙物距離的危險(xiǎn)等級(jí)、最近障礙物的方位、最近障礙物的距離值和附加消息。最大輸出距離為 出精度為 （ 1） 信號(hào)發(fā)送和接收 芯片接通電源后，探頭驅(qū)動(dòng)引腳向超聲波探頭發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)超聲波探頭發(fā)送超聲波信號(hào) ，驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)送完畢后芯片等待信號(hào)返回；探頭接收到超聲波信號(hào)后，將信號(hào)送入芯片，進(jìn)行信號(hào)放大處理，記錄信號(hào)發(fā)送和接收的時(shí)間差，根據(jù)此時(shí)間差計(jì)算障礙物距離，控制報(bào)警信號(hào)輸出。超聲波探頭驅(qū)動(dòng)采用分時(shí)順序的驅(qū)動(dòng)方式，即依次對(duì) 4個(gè)探頭輪流進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，一個(gè)探頭的工作周期內(nèi)要包括發(fā)送和接收兩種操作。 4個(gè)探頭檢測(cè)完成構(gòu)成一個(gè)檢測(cè)周期。若前一探頭在本工作周期內(nèi)沒(méi)有接收到返回的超聲波信號(hào)，則芯片也轉(zhuǎn)入控制下一個(gè)探頭的工作。發(fā)送與接收的時(shí)序圖如圖3 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 14 圖 3發(fā)送與接收的時(shí)序圖 （ 2） 多種智能處理 一種是防聲波衍射處理由于聲波傳輸?shù)奶匦?，聲波?huì)出現(xiàn)未經(jīng)實(shí)際物體反射就直接回到探頭并被檢測(cè)到的情況，使處理器誤認(rèn)為是實(shí)際反射接收到的信號(hào)，導(dǎo)致誤報(bào)。根據(jù)聲波衍射的特性， 以對(duì)衍射聲波進(jìn)行識(shí)別，消除了聲波衍射誤報(bào)警情況。芯片一旦判定收到的超聲波信號(hào)是聲波衍射返 回的信號(hào)，則自動(dòng)忽略該結(jié)果，芯片繼續(xù)等待在該探頭工作周期內(nèi)是否存在 有效反射波，有則進(jìn)行處理，沒(méi)有則轉(zhuǎn)入下一探頭 的驅(qū)動(dòng)。 另一種是智能識(shí)別處理地面上的小物體，比如小磚塊，小石塊，小水5 探頭周期 20探頭工 作周期 806 個(gè) 40波 單探頭周期單探頭周期有效回波信號(hào) 比較器輸出信號(hào) 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 15 果，都會(huì)造成超聲波的反射，并讓探頭檢測(cè)到，而這些物體并不影響車(chē)輛的倒車(chē)操作。 對(duì)這種情況進(jìn)行了處理，提高報(bào)警的準(zhǔn)確性。與防聲波衍 射處理一樣，芯片忽略掉無(wú)效反射波后會(huì)繼續(xù)等待在本工作周期內(nèi)是否存在 有效反射波，有則進(jìn)行處理，沒(méi)有則轉(zhuǎn)入下一探頭的驅(qū)動(dòng)小信號(hào)的忽略門(mén)限是通過(guò)檢測(cè)小物體反射回來(lái)的超聲波信號(hào)強(qiáng)度來(lái)判斷。也可以稱之為靈敏度分析，靈敏度與小信號(hào)忽略門(mén)限成反比，小信號(hào)的忽略門(mén)限低，說(shuō)明所忽略的小物體反射回來(lái)的信號(hào)強(qiáng)度很弱，對(duì)于 較大的物體則不忽略。這樣靈敏度就高。反之，當(dāng)忽略門(mén)限達(dá)到最高時(shí)，對(duì)于一些較大的物體也會(huì)忽略，靈敏度也變得最低。用戶可根據(jù)實(shí)際需要及超聲波探頭的 靈敏度來(lái)調(diào)節(jié)這兩個(gè)信號(hào)。 （ 3） 報(bào)警信號(hào)輸出 收到有效反射信號(hào)后，進(jìn)行計(jì)算并輸出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)。報(bào)警信號(hào)的輸出周期為 80果整個(gè)檢測(cè)周期內(nèi)都沒(méi)有檢測(cè)到物體，則不輸出任何報(bào)警信號(hào)。報(bào)警信號(hào)包含的內(nèi)容有：各探頭檢測(cè)到的障礙物危險(xiǎn)等級(jí)、最近障礙物的方位、最近障礙物的距離值及附加消息，其中附加消息是專門(mén)用于輸出環(huán)境適應(yīng)處理的結(jié)果。障礙物危險(xiǎn)級(jí)別和障礙物 距離的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表 3 表 3障礙物距離與危險(xiǎn)級(jí)別對(duì)應(yīng)關(guān)系 分段 障礙物距離 障礙物危險(xiǎn)級(jí)別 1 安全 2 警世 3 危險(xiǎn) 4 停車(chē) 成數(shù)字通訊的調(diào)制解調(diào)功能?？偩€信號(hào)直接輸入芯片 片 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 16 單片機(jī)或通過(guò)光耦與單片機(jī)連接，輸出 12 35V、 100V5 、10種帶供電功能的低成本儀表總線從機(jī)芯片 ,芯片特征如下所示： （ 1） 自身功耗低，最大功耗 200線電壓 30V； （ 2） 無(wú)極性雙向電路接線方式，抗干擾能力強(qiáng) ； （ 3） 使用普通 絞線，應(yīng)用簡(jiǎn)單，布線方便 ； （ 4） 通訊速率高達(dá) 19200 （ 5） 同時(shí)掛接 256個(gè)設(shè)備，通訊距離可達(dá) 1800m ； （ 6） 小體積 （ 7） 可隔離設(shè)計(jì)又可非隔離設(shè)計(jì)，保證電磁兼容特性 ； （ 8） 可以遠(yuǎn)程提供 5V/100 20V/100； （ 9） 從機(jī)電源供給方式： 通過(guò) +5電 ； 通過(guò) +5 通過(guò)電池供電， （ 10）工作溫度： 40 85。 考 電路（供電 17 圖 3考 電路圖 為增加主機(jī)抗干擾能力，控制器應(yīng)將總線驅(qū)動(dòng)與單片機(jī)系統(tǒng)隔離， 文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 17 離后再輸出到單片機(jī)，具體電圖如圖 3 圖 3隔離通訊接口 成數(shù)字通訊的調(diào)制解調(diào)功能?？紤]到主機(jī)電路復(fù)雜，為增加主機(jī)抗干擾能力，控制器應(yīng)將總線驅(qū)動(dòng)與單片機(jī)系統(tǒng)隔