管窥汽车行车安全测距系统

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1安全测距系统工作原理

在温度不变的条件下，超声波在空气中的传播速度保持为声速不变，根据计时器测得的传播时间，就可以算出发射点距离障碍物的距离，即距离应为速度与传播时间乘积的一半。超声波测距适用于中长距离的测量，目前测距最大距离能达一百米，测量精度也能达到厘米数量级。

1.1单片机系统及显示模块测距系统选用通用型的51系列单片机及其兼容系列作为控制的电路芯片，系统及显示电路。其中晶振采用高精度的11.999MHZ，以便使时钟频率稳定，减小测距误差，单片机的P1.0口用以输出测距系统所需的方波信号，利用外部中断0端口检测超声波接收电路输出的返回信号。显示电路部分主要由4位共阳极LED数码管构成，74LS244用来驱动段码，位码则选用PNP型三极管9012来驱动。

1.2超声波发射电路器T和反向器74LS04构成所示，其中单片机P1.0口输出的方波信号分别经一级反向器和两级反向器送到超声波换能器的两个电极。为了提高驱动能力，输出端采用两个反向器的并联方式。两个上拉电阻R8、R9不仅可以提高反向器74LS04输出高电平的驱动能力，还可以增加超声波换能器的阻尼效果，缩短其自由振荡的时间。在实际的电路制作中，为了使测量效果更加理想，一般会考虑提高接收的灵敏度。但是接收灵敏度过高，容易引起自激现象，测量效果反而不好。如果从增加发射功率方面着手，只要在发射头的两端加个线圈即可，线圈可以用0.01mm的铜丝在小磁环绕成大致初级10匝，次级40匝左右。

1.3超声波检测电路超声波检测电路主要采用集成块CX20106A，其总放大增益为80db以保证7脚输出的控制脉冲序列信号幅度在3.5-5V以内。超声接收换能器UCM-40R接收到的信号经C9电容耦合至输入端1脚，总增益大小由2脚接收器R、C决定。R越小，C越大增益越高，C9选值过大，将造成频率响应变差，为了考虑总增益和频率特性R14取4.7，C17取3.3μF，3脚C为检波电容，选3.3μF，当其容量减小时，瞬态响应，灵敏度会有所提高，但检波输出脉冲宽度变动也较大。带通滤波特性，可由5脚R15电阻决定其值在210K-220K间调整，本设计R15定为200K。用金属膜电阻调试，若其阻值偏差过大，中心频率也将相对偏移。所以当信号经过带通滤波器时，增益将大大降低，6脚C6电容为比较积分电容，7脚R16为输出负载电阻，104pF电容C11为电源滤波元件，当电容容量减小或失效时，将造成滤波不良，可能干扰接收输入端。

2结束语

汽车安全行车测距系统在高速雨雪天气及夜间得到了广泛的应用。本设计广泛借鉴了各种设计的优点，充分考虑了整个设计中的各个环节。在接收电路中，对所接收方波进行滤波、放大、整形等步骤。但由于条件和技术所限，对于本设计所分析的在发射和接收过程中所产生的误差没有得到有效的校正。

作者：邢娟单位：盐城工业职业技术学院