【正文】 ................................................... 18 3 國內(nèi)外發(fā)展的概況以及存在的問題 隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展交通 運輸業(yè)日益興旺，汽車的數(shù)量也在大幅攀升。報警電路部分是利用聲光報警器，將信號傳遞之后，可實現(xiàn) 語音報警。本設(shè)計利用超聲波傳感器進(jìn)行信號的發(fā)射和接收，包括發(fā)射、接收以及報警電路三個部分。汽 車 倒 車 防撞 報 警器的 設(shè)計 摘 要 分析了汽車倒車防撞系統(tǒng)的基本設(shè)計原理以及目前國內(nèi)外此類防撞系統(tǒng)存在的問題， 較詳細(xì)的介紹超聲波測距系統(tǒng)以及根據(jù)該系統(tǒng)設(shè)計的原理、方法和步驟，研制的汽車倒車防撞報警器。這種報警器在汽車倒車過程中達(dá)到極限位置的時候，能自動檢測車尾障礙物的距離并發(fā)出聲光報警，提醒司機(jī)剎車。超聲傳感器的主要元件是采用壓電元件鋯鈦化鉛（一般稱為 RZT），具有很強(qiáng)的方向性。本 設(shè)計采用國內(nèi)生產(chǎn)廠家的通用元件，成本低，性能可靠，有利于推廣。交通擁擠狀況也日趨嚴(yán)重，撞車事件屢屢發(fā)生，造成了不可避免的人身傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，針對這種情況，設(shè)計一種響應(yīng)快，可靠性高且較為經(jīng)濟(jì)的汽車防撞預(yù)警系統(tǒng)勢在必行。 (1) 預(yù)警時間不足 最大有效探測距離的問題，大多數(shù)倒車?yán)走_(dá)的最大有效探測距離：墻面小于,行人 m?，F(xiàn)以平均 m/s 計算，倒車?yán)走_(dá)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)僅有 s，對行人只有 s。 (2) 反映速度遲鈍 多數(shù)成品倒車?yán)走_(dá)的顯示速度因為考慮到抗干擾等 因素，顯示更新的速度約，即在 顯示一次距離，根據(jù)以上的推斷，從倒車?yán)走_(dá)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)到發(fā)出警報如果需要 3s秒，這時車已經(jīng)行使了 ，這顯然感到反應(yīng)遲鈍。這樣勢必造成 23 個盲區(qū)，如圖 1，而增加傳感器的個數(shù)不但增加成本，而且提高報警器的故障率。的傳感器不會誤報，但是不能有效的探 測約 30cm 高的路堤，造成倒車時碰到后保險杠的問題。 研究意義 超聲波測距法是最常見的一種距離測距方法，應(yīng)用于汽車停車的前后左右防撞的近距離，低速狀況，以及在汽車倒車防撞報警系統(tǒng)中，超聲波作為一種特殊的聲波，同樣具有聲波傳輸?shù)幕疚锢硖匦?—— 折射，反射，干涉，衍射，散射。 方案比較 在現(xiàn)代測距系統(tǒng)當(dāng)中，還有以下測距方法： 1）毫米雷達(dá)測距 毫米雷達(dá)測距能夠探測多目標(biāo)，多目標(biāo)分辨力好，探測精度高，受天氣影響小，但存在電磁干擾問題，必須防止因雷達(dá)裝置相互間以及其他通信設(shè)施的電磁波干擾而發(fā)生誤動作。 5 2）攝相系統(tǒng)測距 目標(biāo)攝像系統(tǒng)模仿人體視覺原理，測量精度高，但目前價格較高，同時受到軟件和硬件制約，成像速度角慢。 4）紅外測距 它主要應(yīng)用于夜間行車或在軍事上使用。超聲技術(shù)是通過超聲波產(chǎn)生、傳播及接收的物理過程而完成的。 超聲波遙控是近距離遙控中的一種實際方法，人耳能夠聽到的聲音頻率大約為 20Hz20kHz，低于 20Hz 和高于 20kHz 的聲音，人耳一般都聽不到，人把高于20kHz 的聲波稱 為超聲波。超聲波具有方向性，即傳播的能量比較集中，這一點與可聽見的聲波不同。 超聲波測距的基本原理同聲納回聲定位法的原理是基本相同的，超聲波發(fā)生器不斷發(fā)射出 40kHz 超聲波，并給測量邏輯電路提供一個短脈沖。方脈沖的寬度即為兩個短脈沖之間的時間間隔。根據(jù)測量出輸出脈沖的寬度。音速為 C= 0/ ??? 式中 γ —— 氣體的絕緣體積系數(shù)（空氣為 ） P—— 氣 體的氣壓（海平面為 *108Pa） Ρ 0—— 氣體的密度（空氣為 ） 對于 1ml空氣，質(zhì)量為 m，體積為 V，密度 ρ 。在 0℃的空氣中， C0=。 確定了聲速，只要測得超聲波信號往返的時間，即可求得距離。如果測距精度要求很高，則應(yīng)通過溫度補(bǔ)償?shù)姆椒右孕Ｕ?。這就是超聲波測距儀的機(jī)理。所以只有選取人們聽不見，但又能音量強(qiáng)力的“超聲波”，這樣周圍的群眾才可裝聾扮啞了。人們正由此點，開發(fā)出超聲波測量技術(shù)。 在空中，當(dāng)聲音鼓動空氣而向前傳 遞訊息時，遇到大小不同、軟硬不一的物體時，其會產(chǎn)生相應(yīng)強(qiáng)弱的反射聲音，而我們以高峰值接收此反彈回來的聲音，計算其反彈的時間差距，從而可了解前面物體與你的距離，由其反彈的強(qiáng)弱，得知物體的大小，此為超聲波在空中測量的應(yīng)用原理，一如在機(jī)場使用的雷達(dá)。超聲波距離傳感器是利用“回聲”現(xiàn)象制成汽車所用的倒車聲納系統(tǒng)，倒車時想車輛后方發(fā)射超聲波，測定超聲波 遇到障礙物后返回的時間，再把這一時間置換成距離再加以顯示。它的功能是判定和顯示車輛后方有無障礙物，障礙物到汽車的距離以及障礙物的位置。向車后發(fā)射的超聲波遇到障礙物返回時，測定所需的時間，根據(jù)時間與距離成正比的關(guān)系，就可以判斷車到障礙物的距離。超聲波距離傳感器和微機(jī)組件之間采用屏蔽線相連，因此消除了外部及外部傳入的干擾 . 模型的建立 超聲波測距儀原理簡單，制作方便，成本比較低，但其作為高速行駛車輛上的測距傳感儀不可取，只要有兩方面的原因：一是超聲波的速度 C受外界環(huán)境變化影響較大。二是由于超聲波能量是與距離的平方成正比而衰減的，故距 離越遠(yuǎn)，反射回的超聲波越少，靈敏度下降很快，從而使得超聲波測距方式只適用于較短距離。 發(fā)射電路在發(fā)射受低頻調(diào)制的超聲波的同時，使雙穩(wěn)電路置位，此時計數(shù)器的閘門 E 被打開，時鐘信號開始進(jìn)入計數(shù)器，而當(dāng)接收電路接收到發(fā)射波時雙穩(wěn)態(tài)電路復(fù)位，計數(shù)器閘門 E 被關(guān)閉，時鐘信號被切斷， 數(shù)據(jù)被鎖存，然后經(jīng)譯碼驅(qū)動器在顯示器上顯示被鎖存的數(shù)據(jù)，假設(shè)聲速為 343m/s,則時鐘振蕩器的頻率為 時，即可認(rèn)為顯示器上的讀數(shù)是目標(biāo)的距離，而事實上，時鐘振蕩器的頻率只需要 ，因為我們要考慮到聲波來回的雙倍時間。 由低頻調(diào)制器、雙穩(wěn)回路、 40kHz 振蕩器、功率發(fā)送器及發(fā)射探頭等組成。 由接收探頭、放大電路、整形回路、雙穩(wěn)回路組成。 由近距檢測、平滑電路、觸發(fā)器及聲光報警器電路組成。 擴(kuò)展部分（虛線部分）當(dāng)電源電壓偏低時，同樣使報警電路導(dǎo)通發(fā)出聲光報警。數(shù)字顯示部分（ 虛線部分）由時鐘振蕩器、計數(shù)器、譯碼器及顯示器組成。 圖 4 汽車倒車防撞測距報警器原理 工作原理 接通電源 ,40kHz 振蕩器受雙穩(wěn)回路控制，置位時開始振蕩，同時受低頻調(diào)發(fā)射 振蕩 接收 放大 低調(diào) 濾波 雙穩(wěn) 平滑 計數(shù)器 時鐘振蕩 譯碼顯示 觸發(fā) 穩(wěn)壓 生光報警 障礙物 電壓監(jiān)視 平滑 語音報警 電源 9 制器調(diào)制，雙穩(wěn)電路即復(fù)位， 40kHz 振蕩器停振，其間產(chǎn)生的經(jīng)調(diào)制的超聲波 信號經(jīng)功率放大器放大后，通過發(fā)射探頭向空中輻射，遇到障礙物即反射回來（按照反射角 =入射角原則）。 另外，為了使儀器具有近距報警功能，特增設(shè)了近距 RC 平滑電路及觸發(fā)器，由 RC 電路將反射波脈沖進(jìn)行平滑，送入一觸發(fā)器，一旦達(dá)到觸發(fā)電平閥值，即使報警電路導(dǎo)通，發(fā)出聲光報警。 10 聲波 物體的振動通過空氣的振動進(jìn)入人耳 聲音 的范圍： 300— 寬帶為 4kHz 聲速： u=342m/s （受溫度影響 T=273+t） 公式： u=（ rRT/M） 1/2 M—— 氣體摩爾質(zhì)量 R—— 摩爾氣體常數(shù) r—— 氣體摩爾熱容比 T—— 273+t 超聲波傳感器 原理：發(fā)射 —— 發(fā)射器中壓電陶瓷和諧振片組成的振子，當(dāng)交變電信號從引線加到發(fā)射器中，振子彎曲振動，驅(qū)動錐形口發(fā)出超聲波。 稀薄大氣中的聲速： 絕熱過程：振動非?？?，熱量來