基于超声波的汽车倒车主动防御系统

模块检测到车尾两侧即将发生碰撞，紧急制动模块亦自动启动 刹车。
通过分析可知，该系统突出的安全倒车的核心就在主动避 障或者说防撞上。只有不发生碰撞，才能实现安全倒车。因此， 紧急制动模块处于最重要的位置，应使其独立出来，处于能随时 调用的状态中。整个控制程序的流程如图 5 所示。
图 4 超声波接收电路原理图
timely alarm; the driver did not notice or hurriedly in has not taken any measures and about to collide, emergency braking sys-
tem is started, the emergency brake, thereby avoiding the car and the obstacle collide.
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温度箱期间核查方法及其探析 赵富兰，等
∑ TD=
1 N
N
Tj
i=1
ΔTD = TD-To
M ——设备工作空间的测量点数。
N ——测量次数。
Tij ——设备工作空间第 j 点第 i 次的温度测量值。 Tj ——设备第 j 次指示温度值。 To ——设备工作空间全部测量点的温度测量平均值。 引用指示误差时，要注意结合温度上下偏差进行修正，修正
据初步调查统计，15%的汽车事故是由汽车倒车时“后视” 不良造成的[1]。因此，如果在汽车倒车时驾驶员能准确地知道后 方障碍物的距离，并在可能会发生碰撞事故时及时有警报，就能 使这类事故的发生率大大降低。本汽车倒车主动防御系统研究 的就是此类问题。本设计以单片机为核心，能实现：①实现车后 障碍物的实时测距并显示；②在驾驶员盲区时也能及时防止碰 撞；③启动紧急制动系统刹车。
后的数值与上下偏差都能保持在允差范围（一般是±2℃）以内。
4 核查结果的评价 期间核查结束后，需对期间核查的结果进行评价，以便确定
温度箱是否可以继续使用，若核查结果超出规定的允差范围，应
找出原因，提出修正意见，然后重新核查，若反复核查的结果均 不在规定的允差范围内，应考虑检修修复，然后重新核查甚至请 上级部门检定（校准），直至符合实验室要求为止。期间核查结 束后还应对期间核查计划的执行情况进行分析、评审，根据此评 审结果，制订设备年度检定（校准）计划，最后对期间核查的所有 记录以及相关文件整理归档。
为了防止以上几种情况的发生，必须使驾驶员知道上述易
收稿日期:2012-11-11 作者简介：高大容（1980—），女，四川泸州人，讲师，硕士，研 究方向为电子信息、电力电子与电力传动。
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发生碰撞的区域与障碍物之间的距离，因此这些地方必须要有 传感器来测距。传感器的安装位置如图 1 所示。
红外避障 传感器
首先测出超声波从发射到遇到障碍物返回所经历的时间， 再乘以超声波的速度就得到二倍的声源与障碍物之间的距
离，即
D
=
ct 2
（1）
其中，D 为传感器与被测障碍物之间的距离；c 为声波在介
质中的传输速率。在空气中声波的传输速率为：
c = c0 1 + T 273(m/s)
（2）
其中，T 为绝对温度。
c0 = 331.4m/s
5结语 本文通过硬件描述语言 VHDL 利用数字频率合成技术对函
参考文献
[1] 江思敏. VHDL 数字电路及系统设计[M]. 机械工业出版社,2006 年. [2] 王振红. VHDL 数字电路设计与应用实践教程[M]. 机械工业出版
社,2003 年. [3] 汉泽西,孙燕妮. 基于 FPGA 和单片机的信号发生器设计[J]. 电子科技,
车价格的逐年降低，越来越多的家庭购买了私家车。但是，汽车 的数量逐年增加，也造成了公路、街道、停车场、车库等越来越拥 挤。在享受汽车给人们带来便利的同时，汽车带来的各种问题 也日益突出。就比如说停车场，越来越多的汽车使得汽车停车 位越来越小，这就给驾驶技术不太熟练的驾驶员带来不小的困 难。在这种狭小的环境中倒车时，一不小心，就有可能发生汽车 的刮擦碰撞事故。
Key words: Reverse collision; Ultrasonic ranging; Single chip microcomputer
中图分类号:TP368.1
文献标识码:B
文章编号:1001-9227(2013)-02-0130-03
0引言 随着我国汽车产业的高速发展，尤其是近几年来，随着私家
图 9 10KHz、1 KHz、100 Hz 的正弦波
由仿真图：对于 10KHz 波形，波形周期为 100us，即频率为 1/ （100us），相对误差为 0%；对于 1KHz 波形，波形周期为 0.995ms， 即频率为 1（/ 0.995ms），相对误差为 0.5%；对于 100Hz 波形，波形 周期为 9.973ms，即频率为 1（/ 9.973ms），相对误差为 0.27%。
基于超声波的汽车倒车主动防御系统 高大容，等
基于超声波的汽车倒车主动防御系统
高大容，苏玉萍，刘洪涛 （西北民族大学电气工程学院 甘肃兰州，730000）
摘 要:本设计以 51 单片机 STC89C52RC 为控制核心, 主要采用超声波测距，结合红外避障技术的优越性，研制并设
计了一套汽车倒车主动防御系统。该系统能实时显示出车尾与车后障碍物的距离；在可能发生碰撞事故时及时声光报
tance measurement, combined with infrared obstacle avoidance technology superiority, design a set of car reversing active de-
fense system. The system can display the real-time vehicle tail and rear obstacle distance; in may occur when a collision accident
2007 年. [4] 周俊峰. 基于 FPGA 的直接数字频率合成器的设计和实现[J]. 电子技
术应用,2006 年. [5] 高有堂. EDA 技术及应用实践[M]. 清华大学出版社,2006 年.
（上接第 131 页） 充电器电源供电，一个是为小车供电，另一个为单片机及传感器 模块供电（也可以安装四颗电池供电）。把电源插好后，先打开 小车的电源开关，再打开单片机控制系统的电源开头，即可运 行。运行时将小车垂直对准障碍物一米二左右，等到红色 LED 数码管上显示 30 时（即与障碍物距离为 30CM，此距离可通过程 度进行更改），小车停止且蜂鸣器响，红色 LED 灯亮。侧方倒车 时，将小车与障碍物形成一定角度（约 30°）放置。随着倒车的进 行，车尾距离虽然大于 30CM，但由于侧方红外避障传感器已经 检测到障碍，小车仍然停止并声光报警。注意此时超声波传感
31.33us，即频率为 1（/ 31.33us），计算得到相对误差为：0.25%。 （2）通过软件仿真输出频率为 10KHz、1 KHz、100 Hz 的正弦
波，仿真结果如图 9 所示：
数信号发生器进行建模和设计，提出了一种在一块可编程芯片 上实现函数信号发生器的具体方案，并通过 Quartus II 软件进行 仿真及实验验证，能够产生 1Hz—32KHz 频率范围内任意频率的 四种基本波形。文中设计的函数信号发生器集成度高、速度快、 可移植性强、成本低，使得函数信号发生器的使用越来越方便， 成本越来越低。
（3）
在测距精度不是很高的情况下，一般认为 c 为常数 340 m/s。
由上述公式可看出，温度对声速有影响。本设计由于是在
平常状态下应用，因此暂不设计不同温度下换不同速度。但若
要提高测距精度，则可加上一个 18b20 温度测量芯片，对声速进
行温度补偿。
2 硬件核心电路实现 2.1 测距系统方案
用单片机 P1.0 端口输出超声波换能器所需的 40K 赫兹的方 波信号，经反相器后控制超声波的发送；利用单片机外中断 1 口 检测超声波接收电路输出的返回信号，单片机不断检测 INT1 引 脚的情况，当 INT1 引脚的电平由高电平变为低电平时就认为超 声波已经返回。计数器所计的数据就是超声波发、收所经历的 时间，通过换算就可以得到传感器与障碍物之间的距离。
2.2 避障系统方案设计 本系统采用的避障传感器是 E18-D80NK 红外避障传感
器。这是一种集发射与接收于一体的光电传感器，主要用于障 碍物的检测。对障碍物的感应距离范围为 3-80cm，可以根据要 求通过后部的旋钮进行调节。 2.3 显示模块方案设计
图 5 系统Байду номын сангаас制程序流程图
4 结束语 将该倒车主动防御系统装在实验小车上，该小车用两个 5V （下转第 134 页）
3 软件程序设计 首先，我们来分析一下该系统的工作过程： （1）超声波模块发射超声波，接收反射回波测出距离； （2）把信号送显示模块显示； （3）判断该距离是否很小，若小至可能发生碰撞危险，则声
光报警模块启动，给驾驶员提示； （4）若驾驶员尚未能采取措施导致即将发生碰撞，则紧急制
动模块启动，自动刹车，避免碰撞。 （5）若超声波探测器探测出的车后距离并不小但红外避障
5 结束语 综上所述，对温度箱进行定期或不定期的核查，既能及时掌
控温度箱的技术状态，保证温度箱的技术性能稳定可靠，确保检 测结果准确有效。本文提出的期间核查方法简便、直观、易操 作，还能为实验室节约检定（校准）费用。因此每个实验室，可根 据自己实验室具体使用情况对温度箱定期或不定期进行核查。
（上接第 127 页） 由仿真图可以得出，波形无明显失真，且仿真波形的周期为
片
机
制动
显示
图 2 汽车主动防御系统整体框图
1.2 超声波的原理 超声波测距[2]的原理是利用测量超声波发射脉冲和接收脉