基于单片机技术的倒车障碍检测系统设计方案

设计方案包括：IC1主控器-为用Microchip的PIC l8F8490微控制器作为汽车倒车障碍检测系统的主控器、发送部份（即发送超声波传感器）与接收部份（即接收超声波传感器）、温度传感器（TC1047A）、通信接口RS-232驱动器以及与LCD或LED显示器等外围电路组成。
　　微控制器是倒车检测系统的核心。而Microchip的PIC l8F8490单片机非常适合于汽车车身控制。因它是一种有LCD驱动控制模块功能的闪存和电源管理的单片机，即运行速率为10MIPS-10百万指令每秒（MIPS），16KB闪存存储器、768字节RAM，具有一个LCD控制器、两个PWM、两个比较器和四个定时器，见图3中间IC1所示。它是倒车检测超声波传感器应用的高集成解决方案的主控部分。该微控制器采用纳瓦技术，实现电源管理功能，可以显著提高功效和系统可靠性，可满足包括在休眠模式下驱动LCD显示在内的低功耗设计要求。其系列产品可针对不同的嵌入式控制应用提供高达192段LCD的驱动，备有各种封装尺寸和集成特性。
　　发送器可以在1mS期间发送40KHz的脉冲方波。为了产生发射脉冲链，可以采用一个驱动器，以驱动超声换能器。其驱动器是Microchip的TCl428 MOSFET驱动器（图3左侧所示）。因为实际超声波传感器特性的标准频率均为40KHz，这样发送器发送的40KHz脉冲方波链尽管是一个通用发送频率，但并非超声频率固定不变，而是可以根据盲区范围及障碍物远近做出选择，标准频率（或称中心频率）愈高测距越短，而分辨率越高，常见超波传感器标准频率有30KHz、4KHz、75KHz等。
　　当发送器发送*个脉冲定时器1开始计数。由于要求脉冲链的电压振幅比系统电压（+5V）高（这是由换能器所需信号源决定的），所以这个发送器部分应含有一个升压电路。这儿采用一种简单的有效升高电压的方式，即使用Microchip的MCPl650升压DC/DC控制器，它只需要一个电容、一个电感和两个电阻就可以轻松选择需要的输出电压。主控器IC1中PWM1（脉宽调制器）的作用是调节升压电路的输出电压为一恒定值。
　　接收器部分包括一个超声波接收换能器、放大器、滤波器和一个比较器。接收换能器的输出是一个低振幅正弦波，其频率与发射脉冲链频率相同。为了对换能器输出的信号进行放大，可采用Microchip的MCP6293运算放大器。这个运算放大器的特点是，虽然封装较小，但却拥有10MHz的带宽和引脚可选的低功耗模式。可将输出信号传送LC带通滤波器电路（又称振幅探测电路），该带通滤波器的中心频率（标准频率）与接收器的标准频率40KHz相同。这个振幅探测电路的作用是将接收到的脉冲转换为一个平滑、完整的波形，其高频噪声被过滤掉，这样一个被探测到的信号就形成了。然后这个信号被传送到比较器与衰减电压进行比较。需要说明的是，该比较器的参考电压是一个衰减电压（由RC阻容电路产生），这样该衰减参考就会随时间不断衰减接收到的信号。直至小于一个预先设定的距离值时，则定时器1停止计数。
　　可选用国产TC40-167R系列或MA40S2S（发送传感器）、MA40S2R（接收传感器）超声波传感器。其主要参数为（以TC40-167R为例）:标准频率40±0。1KHz;灵敏度（dB）≥-68;声压（dB）≥114;方向角（度）60;静电容量/pf-2500;工作温度（℃）-20℃——+70℃;有效距离≥15M，反射接收有效距离为4M-7M。