基于超聲波微控制器技術(shù)的倒車障礙檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案#e#基于超聲波微控制器技術(shù)的倒車障礙檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

　　圖3為汽車倒車障礙檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案框圖,

　　設(shè)計(jì)方案包括:IC1主控器-為用Microchip的 PIC l8F8490微控制器作為汽車倒車障礙檢測系統(tǒng)的主控器;發(fā)送部份(即發(fā)送超聲波傳感器)與接收部份(即接收超聲波傳感器);溫度傳感器(TC1047A)、通信接口RS-232驅(qū)動(dòng)器以及與LCD或LED顯示器等外圍電路組成。

用微控制器作為檢測系統(tǒng)的主控器

　　微控制器是倒車檢測系統(tǒng)的核心。而Microchip的PIC l8F8490微控制器它非常適合于汽車車身控制這類應(yīng)用。因它是一種有片上LCD驅(qū)動(dòng)控制模塊功能的閃存、電源管理的單片機(jī),即運(yùn)行速率為10MIPS-10百萬指令每秒(MIPS),16KB閃存存儲器、768字節(jié)RAM,具有一個(gè)LCD控制器、兩個(gè)PWM、兩個(gè)比較器和四個(gè)定時(shí)器,見圖3中間IC1所示。因此它是倒車檢測超聲波傳感器應(yīng)用的高集成解決方案的主控部分。該微控制器采用納瓦技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電源管理功能，可以顯著提高功效和系統(tǒng)可靠性,可滿足包括在休眠模式下驅(qū)動(dòng)LCD顯示在內(nèi)的低功耗設(shè)計(jì)要求。其系列產(chǎn)品可針對不同的嵌入式控制應(yīng)用提供高達(dá)192段LCD的驅(qū)動(dòng)，備有各種封裝尺寸和集成特性。

發(fā)送器部分的控制

發(fā)送器是以每秒4-5次比率,在1mS期間發(fā)送40KHz脈沖方波,為了產(chǎn)生發(fā)射脈沖鏈，可以采用一個(gè)驅(qū)動(dòng)器，以驅(qū)動(dòng)超聲換能器,其驅(qū)動(dòng)器是 Microchip的TCl428 MOSFET驅(qū)動(dòng)器見圖3左側(cè)所示。因?qū)嶋H超聲波傳感器特性的標(biāo)準(zhǔn)頻率均為40KHz,這樣發(fā)送器發(fā)送的40KHz脈沖方波鏈盡管是一個(gè)通用發(fā)送頻率，但并非超聲頻率固定不變,可以根據(jù)盲區(qū)范圍及障礙物遠(yuǎn)近作出選擇, 標(biāo)準(zhǔn)頻率(或稱中心頻率)愈高測距越短,而分辯率越高,常見超波傳感器標(biāo)準(zhǔn)頻率有30KHz、4KHz、75KHz等.

當(dāng)發(fā)送器發(fā)送第一個(gè)脈沖的上升沿時(shí)刻定時(shí)器1開始計(jì)數(shù).由于要求脈沖鏈的電壓振幅比系統(tǒng)電壓(+5V)高(這是由換能器所需信號源決定的)，所以這個(gè)發(fā)送器部分應(yīng)含有一個(gè)升壓電路。這兒采用一種簡單的有效升高電壓的方式,即使用Microchip的MCPl650升壓 DC/DC控制器，它只需要一個(gè)電容、一個(gè)電感和兩個(gè)電阻就可以輕松選擇需要的輸出電壓。主控器 IC1中PWM1(脈寬調(diào)制器)的作用是調(diào)節(jié)升壓電路的輸出電壓為一恒定值。

接收器部分的控制

接收器部分包括一個(gè)超聲波接收換能器、放大器、濾波器和一個(gè)比較器見圖3左側(cè)下所示。接收換能器的輸出是一個(gè)低振幅正弦波，其頻率與發(fā)射脈沖鏈頻率相同。為了對換能器輸出的信號進(jìn)行放大，可采用Microchip的MCP6293運(yùn)算放大器。這個(gè)運(yùn)算放大器的特點(diǎn)是，雖然封裝較小，但卻擁有10MHz的帶寬和引腳可選的低功耗模式?？蓪⑤敵鲂盘杺魉蚅C帶通濾波器電路(又稱振幅探測電路),該帶通濾波器的中心頻率(標(biāo)準(zhǔn)頻率)與接收器的標(biāo)準(zhǔn)頻率40KHz相同.這個(gè)振幅探測電路的作用是將接收到的脈沖轉(zhuǎn)換為一個(gè)平滑、完整的波形,其高頻噪聲被過濾掉，這樣一個(gè)被探測到的信號就形成了。然后這個(gè)信號被傳送到比較器與衰減電壓進(jìn)行比較.需要說明的是,該比較器的參考電壓是一個(gè)衰減電壓(由RC阻容電路產(chǎn)生)，這樣該衰減參考就會(huì)隨時(shí)間不斷衰減接收到的信號.直至小于一個(gè)預(yù)先設(shè)定的距離值時(shí),則定時(shí)器1仃止計(jì)數(shù).