吳敏

摘要：倒車?yán)走_(dá)是汽車駐車或者倒車時(shí)的安全輔助裝置，能以聲音或者更為直觀的顯示告知駕駛員周圍障礙物的情況，解除了駕駛員駐車、倒車和起動(dòng)車輛時(shí)前后左右探視所引起的困擾，并幫助駕駛員掃除了視野死角和視線模糊的缺陷。

關(guān)鍵詞：汽車;倒車?yán)走_(dá);設(shè)計(jì)

一、倒車?yán)走_(dá)相關(guān)技術(shù)

1）??? 抗同頻干擾技術(shù)

在倒車?yán)走_(dá)中，探頭發(fā)射一定頻率的超聲波，接收的主要還是這個(gè)頻率的信號(hào)。但在實(shí)際使用環(huán)境中會(huì)存在同頻或倍頻的信號(hào)，這樣如果處理不當(dāng)，就會(huì)誤判，影響系統(tǒng)的正常工作，降低系統(tǒng)的可靠性。對(duì)此，可以采用獨(dú)特的軟件濾波方法，去除干擾信號(hào)，大幅度降低誤判。在硬件設(shè)計(jì)上，可以將發(fā)射和接收信號(hào)電路設(shè)計(jì)在探頭內(nèi)部，使抗干擾性能得到根本性的突破。

2）??? 不探測地面技術(shù)

超聲波發(fā)射器、接收器是壓電陶瓷片材料，由于本身特性，發(fā)射時(shí)在水平方向上和垂直方向有一定角度（見圖1），這樣如果探頭水平安裝，行車中難免會(huì)收到地面的回波。因?yàn)槁访婵赡馨纪共黄?，還有石頭、木塊等雜物，再者還與負(fù)載有關(guān)，探頭與地面距離也不一樣，增加回波的復(fù)雜性。通過與機(jī)構(gòu)配合設(shè)計(jì)可使超聲波在垂直方向上有效地克服探測到地面。

3）??? 抗共振技術(shù)

倒車?yán)走_(dá)的探頭傳感器安裝在車的保險(xiǎn)桿上，這樣探頭傳感器就和車一樣經(jīng)常在各種振動(dòng)環(huán)境下工作。要使探頭傳感器能正常工作而不受顛簸影響，需要設(shè)計(jì)一種有效的吸振防料，要求其具有良好的彈性，能防止探頭與保險(xiǎn)桿形成共振，這樣就可保證倒車時(shí)超聲波均發(fā)送、接收不受車體振動(dòng)的影響。

二、超聲波發(fā)送模塊設(shè)計(jì)

超聲波發(fā)送模塊包括超聲波產(chǎn)生電路和超聲波發(fā)射控制電路兩個(gè)部分，超聲波探頭（又稱超聲波換能器）選用CSB40T，可采用軟件發(fā)生法和硬件發(fā)生法產(chǎn)生超聲波。軟件發(fā)生法利用軟件產(chǎn)生40kHz的超聲波信號(hào)，通過輸出引腳輸入至驅(qū)動(dòng)器，經(jīng)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)后推動(dòng)探頭產(chǎn)生超聲波。這種方法的特點(diǎn)是充分利用軟件，靈活性好，但需要設(shè)計(jì)一個(gè)驅(qū)動(dòng)電流在100mA以上的驅(qū)動(dòng)電路。硬件發(fā)生法是利用超聲波專用發(fā)生電路或通用發(fā)生電路產(chǎn)生超聲波信號(hào)，并直接驅(qū)動(dòng)換能器產(chǎn)生超聲波。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是無須驅(qū)動(dòng)電路，但缺乏靈活性。

40kHz的超聲波是利用555時(shí)基電路振蕩產(chǎn)生的。其為保證555時(shí)基電路具有足夠的驅(qū)動(dòng)能力，宜采用+12V電源。CNT為超聲波發(fā)射控制信號(hào)，由單片機(jī)進(jìn)行控制。

三、超聲波接收模塊設(shè)計(jì)

超聲波接收模塊包括超聲波接收探頭、信號(hào)放大電路和波形變換電路3 部分。超聲波接收探頭必須采用與發(fā)射探頭對(duì)應(yīng)的型號(hào)，關(guān)鍵是頻率要一致。由于經(jīng)探頭變換后的正弦波電信號(hào)非常弱，因此必須經(jīng)放大電路放大。正弦波信號(hào)不能直接被單片機(jī)接收，因此必須進(jìn)行波形變換。按照上面所討論的原理，單片機(jī)需要的只是第一個(gè)回波的時(shí)刻。接收電路的設(shè)計(jì)既可采用專用接收電路，又可采用通用接收電路。

超聲波在空氣中傳播時(shí)，其能量的衰減與距離成正比，即距離越近信號(hào)越強(qiáng)，距離越遠(yuǎn)信號(hào)越弱，通常在1mV～lV。當(dāng)然，不同接收探頭的輸出信號(hào)強(qiáng)度存在差異。由于輸入信號(hào)的范圍較大，對(duì)放大電路的增益提出了兩個(gè)要求：一是放大增益要大，以適應(yīng)小信號(hào)時(shí)的需要;二是放大增益要能變化，以適應(yīng)信號(hào)變化范圍大的需要。

四、語音電路設(shè)計(jì)

語音報(bào)警是指當(dāng)?shù)管嚴(yán)走_(dá)探測到的距離小于所設(shè)定的安全值時(shí)，發(fā)出聲音提醒駕駛員。

M3720是單聲一閃燈報(bào)警音效集成電路，芯片內(nèi)存儲(chǔ)一種報(bào)警音效，可直接驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲或經(jīng)外接功放三極管推動(dòng)揚(yáng)聲器放音，同時(shí)還能驅(qū)動(dòng)一只LED閃爍。該芯片各引腳功能為：5腳VDD、1腳VSS分別為電源輸入端與負(fù)端，VDD電壓為3～3.5V;8腳X和7 腳Y分別為芯片外接振蕩電阻器端;6腳TG為觸發(fā)控制端，低電平觸發(fā)有效;3腳BZ和2 腳BB分別為報(bào)警音效輸出端，可直接外接壓電陶瓷蜂鳴器，如果驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器則由3 腳BZ端引出;4腳L為閃燈輸出端，可直接驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光。

五、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

在進(jìn)行倒車?yán)走_(dá)設(shè)計(jì)時(shí)，需滿足以下技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：

1）電源技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

采用12V供電的產(chǎn)品，其工作電壓范圍為9.6～16V，消耗功率不超過1W。

2）??? 系統(tǒng)自檢功能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)于自檢功能，當(dāng)掛人倒車擋后，倒車?yán)走_(dá)進(jìn)行自檢。當(dāng)系統(tǒng)自檢正常時(shí)，蜂鳴器響1 聲，=200ms;當(dāng)系統(tǒng)自檢不正常時(shí)，蜂鳴器長鳴2s，然后報(bào)警故障探頭。其工作波形如圖2 所示。

注意：如果有多個(gè)探頭故障，則連續(xù)報(bào)警每個(gè)探頭，但循環(huán)次數(shù)改為3 次。最大探測距離為140cm。

3）??? 探測報(bào)警區(qū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)第一報(bào)警區(qū)：81～140cm第二報(bào)警區(qū)：36～80cm第三報(bào)警區(qū)：35cm以下各報(bào)警區(qū)的報(bào)警方式見表1

4）??? 測試條件技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

（1）正常測試條件。溫度：15～35℃

相對(duì)濕度：25%-75%大氣壓力：86～106kPa

試驗(yàn)電壓：（12±0.1）V（12V供電）

探頭離地面高度：依實(shí)車安裝高度

（2）極端測試條件。

溫度：-30～85℃

相對(duì)濕度：測試箱內(nèi)不出現(xiàn)過分凝結(jié)水

試驗(yàn)電壓：（12±0.1）V（12V供電）

探頭表面：低溫時(shí)探頭表面冰塊或冷凝水應(yīng)清理

探頭離地面高度：依實(shí)車安裝高度