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，可以采用一個驅動器，以驅動超聲換能器，其驅動器是 Microchip的TCl428 MOSFET驅動器見圖3左側所示。因實際超聲波傳感器特性的標準頻率均為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)范圍及障礙物遠近作出選擇， 標準頻率（或稱中心頻率）愈高測距越短，而分辯率越高，常見超波傳感器標準頻率有30KHz、4KHz、75KHz等。

　　當發(fā)送器發(fā)送第一個脈沖的上升沿時刻定時器1開始計數(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），所以這個發(fā)送器部分應含有一個升壓電路。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，它只需要一個電容、一個電感和兩個電阻就可以輕松選擇需要的輸出電壓。主控器 IC1中PWM1（脈寬調制器）的作用是調節(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超聲波接收換能器、放大器、濾波器和一個比較器見圖3左側下所示。接收換能器的輸出是一個低振幅正弦波，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行放大，可采用Microchip的MCP6293運算放大器。這個運算放大器的特點是，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。可將輸出信號傳送LC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（標準頻率）與接收器的標準頻率40KHz相同。這個振幅探測電路的作用是將接收到的脈沖轉換為一個平滑、完整的波形，其高頻噪聲被過濾掉，這樣一個被探測到的信號就形成了。然后這個信號被傳送到比較器與衰減電壓進行比較。需要說明的是，該比較器的參考電壓是一個衰減電壓（由RC阻容電路產(chǎn)生），這樣該衰減參考就會隨時間不斷衰減接收到的信號。直至小于一個預先設定的距離值時，則定時器1仃止計數(shù)。

　　超聲波傳感器的選擇與參數(shù)

　　可選用國產(chǎn)TC40-167R系列或MA40S2S（發(fā)送傳感器）、MA40S2R（接收傳感器）超聲波傳感器。其主要參數(shù)為（以TC40-167R為例）：標準頻率40±0.1KHz；靈敏度（dB）≥-68；聲壓（dB）≥114；方向角（度）60；靜電容量/pf-2500；工作溫度（℃）- 20℃--+70℃；有效距離≥15M，反射接收有效距離為4M-7M.

　　關于對倒車障礙物的探測距離計算顯示

　　撿測系統(tǒng)在探測到障礙物時向駕駛員發(fā)出警告，而新型汽車倒車障礙檢測系統(tǒng)可以根據(jù)實際使用環(huán)境采用多套發(fā)送與接收超聲波傳感器來擴大探測范圍，從而提高對障礙物的正確度，即將距離最近的障礙物探測到并作出顯示，故該倒車障礙物撿測系統(tǒng)的LCD或LED顯示器顯示出的數(shù)字是最近障礙物的距離。

　　超聲波測量距離的計算方法

　　超聲波是以脈沖串的形式向外發(fā)送的，脈沖頻率即中心頻率（或稱標準頻率）。PIC l8F8490主控器的定時器1（見圖3的 IC1內所示）從發(fā)射第一個脈沖的上升沿時刻開始計數(shù)，直到主控器收到不斷衰減的接收信號小于設定值（即當距離小于一個預先設定值）時定時器1停止計數(shù)。因此，所測量出的時間間隔 （發(fā)射信號和接收到的反射信號之間的時間差） △t 乘以聲速就等于被測距離L的兩倍（2△L）。若超聲波在溫度T時的傳播速度為V，則微控制器就可以計算出汽車和障礙物之間的距離，其計算被測距離的公式為：L=V△t/2

　　為此，只要當距離小于一個預先設定值時，非但有顯示而且就會發(fā)出聲光報警信號。

　　有關提高倒車檢測系統(tǒng)性能與精度的解決

　　換能器選擇與安裝

　　根據(jù)所需要的精度、距離和系統(tǒng)成本，有幾種不同的實施方案可供選擇。換能器的頻率和功率越大，精度就越高。換能器頻率越高，其體積越小，也就使得系統(tǒng)可以更簡便地安裝到汽車上。頻率低的換能器也有好處，其探測范圍更大，更容易探測到換能器周圍的物體。一種可降低干擾的廉價技術是，在接收換能器周圍加一根3厘米的管子，這樣就可以集中接收有效信號，并增加方向性。

　　影響系統(tǒng)性能下降的一個重要因素是，在發(fā)射器和揚聲器之間的串擾。只有發(fā)射脈沖在接收換能器中的作用徹底消失，接收信號才能被探測到。在這兩個組件之間盡可能減少機械耦合很重要。可采用的技術是，將每個換能器安裝在不同的PCB上。如果它們共用一個基板，可以在換能器后面放一塊薄的泡沫塑料。如果發(fā)射-接收運用單換能器解決方案，那么應該通過軟件在發(fā)射之后和啟用接收部分之前設置一個足夠長的延遲。應該避免給換能器增加任何保護涂層。所有這些技術都能改進超聲系統(tǒng)的性能

　　關于系統(tǒng)精度的提高

　　溫度傳感器消除該項誤差

　　由于當環(huán)境溫度發(fā)生變化時超聲波的傳播速度也隨之改變，這將會引起測距誤差。利用溫度傳感器TCl047A測量空氣溫度再送主控器中的A/D轉換器進行溫度補償，即可消除該項誤差。

　　改善接收器LC帶通濾波器效果，可以增加信號保真度和系統(tǒng)精度。反射信號的額外增益級對增加探測范圍和提高精度也有幫助。

　　結束語

　　上述類型的汽車倒車障礙檢測系統(tǒng)設計方案是微控制器和超聲波傳感器相結合的應用技術，是提高駕駛安全與體驗的一個解決方案。由于系統(tǒng)可以識別駕駛盲區(qū)內的障礙物，司機駕駛起來會更加得心應手。

　　通過方案比較，該基于微控制器技術倒車障礙物撿測系統(tǒng)比單純用硬件電路系統(tǒng)（例內置有發(fā)送接收電路的LM1812芯片及外圍電路組成的撿測系統(tǒng)）要方便靈活得多，因為可用充分發(fā)揮軟件技術的優(yōu)勢，既可根據(jù)運行與泊車環(huán)境需要增加功能又替代很多硬件電路，使倒車障礙物撿測系統(tǒng)更可靠準確。