摘 要：本設(shè)計(jì)中采用虛擬儀器技術(shù)，結(jié)合數(shù)據(jù)采集卡設(shè)計(jì)了一種汽車(chē)倒車(chē)距離顯示與報(bào)警方案。該方案可實(shí)現(xiàn)汽車(chē)倒車(chē)時(shí)與其后面障礙物距離的實(shí)時(shí)測(cè)量，并具防撞預(yù)報(bào)警等功能。

關(guān)鍵詞：倒車(chē)報(bào)警；虛擬儀器；研究分析

引言

汽車(chē)倒車(chē)時(shí)一般采用倒車(chē)?yán)走_(dá)監(jiān)測(cè)汽車(chē)與后方障礙物距離，在本設(shè)計(jì)中采用虛擬儀器結(jié)合數(shù)據(jù)采集卡USB-6009設(shè)計(jì)了一種汽車(chē)倒車(chē)距離顯示與報(bào)警方案。

1 下位機(jī)方案設(shè)計(jì)

在本設(shè)計(jì)中，汽車(chē)與障礙物距離測(cè)試采用超聲波測(cè)距模塊HC-SR04，該模塊可實(shí)現(xiàn)2cm～400cm的距離測(cè)試，測(cè)量精度為3mm，可以滿(mǎn)足要求。

HC-SR04模塊有4個(gè)引腳：

（1）VCC：5V電源輸入端；

（2）GND：接地端；

（3）TRIG：觸發(fā)控制信號(hào)輸入端；

（4）ECHO：回響信號(hào)輸出端。

HC-SR04工作時(shí)序圖如圖1所示：

圖1 HC-SR04工作時(shí)序圖

由時(shí)序圖可看出只要提供一個(gè)10uS以上的脈沖觸發(fā)信號(hào)，該模塊內(nèi)部自動(dòng)發(fā)出8個(gè)40KHz的脈沖信號(hào)并檢測(cè)回波，當(dāng)檢測(cè)到有回波時(shí)產(chǎn)生回響信號(hào)，回響信號(hào)脈沖寬度與距離成正比，因此計(jì)算出回響信號(hào)持續(xù)時(shí)間即可得到要測(cè)試的距離。公式為：

L=T×■ （1）

式中：L-汽車(chē)與障礙物距離；T-回響信號(hào)持續(xù)時(shí)間；c-聲波傳播速度。

其中的c，即聲波在空氣中傳播速度，可以認(rèn)為時(shí)固定的（340m/s），則計(jì)算出回響信號(hào)持續(xù)時(shí)間T，即可知道汽車(chē)與障礙物距離。在本設(shè)計(jì)中，選擇在汽車(chē)尾部放置3個(gè)HC-SR04，3路測(cè)距模塊距離的計(jì)算全部采用軟件完成。3個(gè)HC-SR04和USB-6009連接示意圖如圖2所示。

圖2 HC-SR04和USB-6009連接示意圖

汽車(chē)倒車(chē)時(shí)，需要首先得到倒車(chē)信號(hào)，根據(jù)倒車(chē)信號(hào)啟動(dòng)上位機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)倒車(chē)數(shù)據(jù)的采集與報(bào)警。倒車(chē)信號(hào)可由采集檔位信號(hào)獲取，檔位數(shù)據(jù)采集電路如圖3所示。

2 上位機(jī)軟件方案設(shè)計(jì)

倒車(chē)信息運(yùn)算模塊首先利用USB6009的模擬輸入通道AI3采集檔位數(shù)據(jù)，利用其P0.2口發(fā)出HC-SR04控制信號(hào)，通過(guò)對(duì)P0.5、P0.6、P0.7三路電平信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，得到其所代表的汽車(chē)與障礙物距離信息。

檔位信號(hào)的采集程序如圖4所示：

HC-SR04工作時(shí)TRIG為觸發(fā)控制信號(hào)輸入端，需要施加觸發(fā)控制信號(hào)，利用程序控制USB6009發(fā)送信號(hào)傳送給HC-SR04，使其產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)，再利用LabVIEW程序采集TRIG經(jīng)USB6009送來(lái)的超聲波傳輸時(shí)間信號(hào)?；仨戄敵鲂盘?hào)輸出電平信號(hào)采集程序分別如圖5所示。

圖4 檔位信號(hào)采集程序

圖5 回響輸出信號(hào)輸出電平信號(hào)采集程序

圖6 距離計(jì)算與報(bào)警程序1

汽車(chē)倒車(chē)時(shí)與障礙物距離和P0.5、P0.6、P0.7三路接收到的HC-SR04發(fā)出的高電平時(shí)間成正比，因此只要分別測(cè)得每路接收到的高電平時(shí)間即可計(jì)算出與障礙物的距離。

距離計(jì)算與報(bào)警程序如圖6和圖7所示。

當(dāng)汽車(chē)檔位檢測(cè)檢測(cè)到檔位為倒檔時(shí)，啟動(dòng)倒車(chē)距離測(cè)試程序，超聲波測(cè)距模塊HC-SR04安裝在汽車(chē)的正后方、左后方、右后方三個(gè)點(diǎn)，當(dāng)某一個(gè)測(cè)試點(diǎn)與障礙物距離小于1米時(shí)對(duì)應(yīng)的報(bào)警燈進(jìn)行閃爍報(bào)警。倒車(chē)界面如圖8所示。

3 結(jié)束語(yǔ)

使用計(jì)算機(jī)虛擬儀器進(jìn)行汽車(chē)倒車(chē)報(bào)警設(shè)計(jì)上簡(jiǎn)單靈活，且具有靈活的功能拓展性，但其缺點(diǎn)是需要借助上位機(jī)實(shí)施，較為不便，但若將其他一些功能，如行車(chē)數(shù)據(jù)采集、顯示等加入進(jìn)去，便具有較高的性?xún)r(jià)比，可有一定的可行性。

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作者簡(jiǎn)介：周全（1983，10-），男，漢族，籍貫：安徽宿州，碩士學(xué)位，講師，研究方向：汽車(chē)電子技術(shù)。