红外测距防撞系统

基本原理

红外线发射器不断发射出频率为40 kHz 的红外线,经障碍物反射,红外线接收器接收到反射波信号,并将其转变为电信号。测出发射波与接收到反射波的

时间差t ,即可求出距离s :

s =12 ct (1)

式中, c 为光速度,一般取3 ×108 m/ s。本文采用“计数”方式,通过单片机处理进行测量,其基本原理是:红外线发射器始终处于发射红外线的状态,当红外接收器第一次接收到障碍物反射回的红外线时,经电路处理单片机给出一个计数启动信号,单片机的计数器开始以一定频率计数;当红外线接收器第二次接收到反射回的红外线时,经电路处理单片机给出一个停止计数脉冲,计数器停止计数。通过编程,单片机自动处理,用脉冲的周期T 乘以脉冲数n

就得到发射

红外线到接收红外线的时间差t ,即:

t = nT (2)

(2) 式代入(1) 式就得测量距离。

系统的建立

根据以上的测距原理,设计出系统的基本框图如图1

图1 红外线测距系统基本框图

红外发射电路发射出40 kHz 频率的红外线,当遇到障碍物红外线发生漫反射,红外线接收电路第一次接收到反射的红外线时,给单片机一个信号脉冲,启动单片机内的计数器,计数器置位进入计数状态;当接收电路第二次接收到反射器的红外线时,经单片机处理给出一个信号脉冲,使计数器停止计数,数据被锁存,然后经单片机处理,将测量的距离显示在显示器上。

基本特点

本文研究的汽车红外防撞系统吸收了国内外各种测距仪的部分特点,结合我国汽车电子工业发展方向和现有电子技术基础上而设计出来的,具有以下特点:

1) 汽车在行进中能自动连续跟踪显示障碍物的距离;

2) 在交通量较大的高速公路的车间距离一般为30～50 m ,本装置设置极限全距离为30 m ,

当探测的车间距为30 m 时,发出警告声提醒驾驶员注意刹车;

3) 探测的车间距为20 m 时,给出自动刹车信号;

若装有自动刹车装置,则自动刹车减速。

汽车红外防撞系统

汽车红外防撞系统的电路原理框图如图2 所示。

本系统由发射部分、接收部分、单片机、译码显示电路、报警部分及自动刹车减速装置六部分组成。发射部分:由40 kHz 振荡器,恒流发射发路和发射探头等组成,振荡器产生占空比非常小的窄脉冲,采用恒流源提供20 mA 左右的电流,这样减小了功耗,提高了发射功率,最后红外线由发射探头聚焦,以散射角小于2°发射。接收部分:由接收探头、第1 级放大电路、第2 级放大电路、整形、AGC 控制增益等电路组成,接收探头图2 汽车红外防撞系统的电路原理框图接收信号后经第1 级与第2 级放大电路放大,由施密特触发器电路整形,送入单片机处理。其中AGC 控制接收电路的增益,保证恒幅输出。单片机:由时钟振荡器和单片机组成,经过编程,单片机实现自动计数、计算时间t 和测量距离s ,并将测量距离连续输出给显示装置,同时在车间距离为30m时产生报警信号和车间距为20 m 时,产生自动刹车减速信号。译码显示电路:由译码电路、显示器组成,单片机输出的距离信号经译码器译码,通过显示器显示出来。可动态显示车与障碍物的距离。报警部分:由触发器、驱动电路和小喇叭组成。当车间距为30 m 时单片机给触发器一个信号,使触发器置位产生一组脉冲,通过驱动电路,使小喇叭发出报警声,当大于30 m 时,触发器复位,停止产生脉冲。自动刹车减速装置:由开关K和自动刹车减速装置组成,当司机认为必要用到自动刹车减速装置时,闭合开关K。当车间距小于20 m 时,单片机提供一个信号,启动自动刹车减速装置,防止碰撞。