中大型车辆转弯用超声波雷达报警系统的制作方法
专利名称：中大型车辆转弯用超声波雷达报警系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及测量技术领域，尤其是涉及一种利用超声波测距并触发警报的装置。
背景技术：
超声波测距原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。由于超声波的速度相对于光速要小的多，其传播时间就比较容易检测，并且易于定向发射，方向性好，发射强度好控制，且不受电磁干扰影响，因而超声波测距是一种有效的非接触式测距方法。近年来随着港口码头的发展与城市的建设，集装箱卡车越来越多的行驶在道路上。随着集装箱卡车数量的增多，由集装箱卡车所引发的事故数量也越来越多，其中包括集装箱的侧翻、追尾事故，以及集装箱卡车转弯事故。其中集装箱卡车的转弯事故每年来夺走了不少人命，其中有直接撞到行人的，有撞到非机动车的，还有撞到小型轿车等。因此集装箱卡车的转弯问题正危及着人们的生命安全。
发明内容
本发明的目的提出一种中大型车辆转弯用超声波雷达报警系统，其包括利用超声波测距原理设计的报警模块，将其运用于集装箱车辆或是大型车辆中，使其在转弯的时候对两侧物体进行测距，并与设定的安全值进行比较并判断是否发出警报，直观地体现车辆转弯的安全问题，提示司机注意转弯的控制以避免事故的发生。本发明采用的技术方案如下所述。一种中大型车辆转弯用超声波雷达报警系统，其特征在于，包括下列模块:控制模块，用于控制系统内的其它模块的工作；超声波发射模块，包括放大电路和发射探头，该模块接收控制模块发送来的信号后发送超声波；超声波接收模块，包括放大电路、滤波电路和输入探头，该模块用于接收超声波信号并把处理过的信号传送给控制模块；LED显示模块，根据控制模块对于信号的处理后得出的数据在其屏幕上显示与障碍物的距离；还有声光报警系统，发出声音和灯光可引起司机注意；其中，安全报警的距离大于中大型车辆车尾行进轨迹与车中部行进轨迹的横向距离之和。其中，该系统还设有定时器，所述定时器在测距开始时进行计时。其中，所述超声波发射模块和超声波接收模块需安装在车辆两侧50-70cm高度的位置。本发明采用软硬件相结合的方法来实现实时快速采集数据功能，利用软件的灵活性，实现了实时数据检测和数据处理，以及警报发声，实现了测距和警示效果。
图1是大货车转弯路线图；图2是大货车转弯内轮差车尾路线计算的等效图；图3是大货车中部路线等效分析图；图4是一种中大型车辆转弯用超声波雷达报警系统的结构示意图；图5是中大型车辆转弯用超声波雷达报警系统的工作流程图。图6是超声波发射模块2的电路图； 图7是超声波接收模块3的电路图；图8是LED数码管位码与74LS245驱动的连接，以及三极管驱动LED数码管段码的电路图；图9是如图9所示4位的位码使用的是PNP三极管Ql、Q2、Q3、Q4驱动电路图；图10是声响报警电路图。
具体实施例方式下面给出本发明的较佳的实施例，这些实施例并非限制本发明的内容。
实施例1中大型车 辆转弯报警值的分析和计算如图1是大货车的转弯路线，其中10为大货车中部行进轨迹，20为大货车尾部行进轨迹。由于大型车转弯时其内轮差导致其内轮到行驶路径减小，而其外轮的行驶路线增大，图中所标示的车尾与车中的行进轨迹所夹成的a、b两区域为最危险区域，所以先要对这段距离做计算。如图1设定在线段标出的位置对周围做测量，a区域表示的是大型车将会撞到的静止物体的部分，超出a区域后，若物体以一定的速度按箭头方向行驶，在b区域内的移动物体，当其比大型车提前到达位置就有可能被大型车的拖车部分撞到，因此也应当将这段距离被考虑进危险区域。根据现有的资料中可以得知，一般静止的行人或车辆需要远离转弯的大型车辆1.5米至2米。所以现在就要对b区域做计算，计算出移动物体的危险区域将之与静止物体的危险距离相加，a区域与b区域的和就是警报的距离。如图2，这是一张转弯内轮差车尾路线计算的等效图，这里使用8.5米长，1.68米宽，2.5米高的大货车长度作为计算目标，其中X为车的等效纵向运行距离，Y则是在b线段处的移动物体的距离，当时间保持一致时，若y小于X那么为安全距离。这里取集装箱卡车的速度为20码，y处的移动速度取较快的电瓶车的速度(速度越快其发生事故可能性高，更能作为设计的依据)，设为5码为其速度，按照式1-1就可以计算出时间。20t*8.5 + 8.67 - 8.5 < 5t(1-1)其中8.5/8.67为其角度，t为时间，按计算得出t=0.582s，根据这个时间可以计算出助动车的行驶距离y=8.09，根据这个距离以及已知的角度可以计算出之前的b距离，如下式1-2:y/b=8.5/1.7(1—2)经该公式计算得出b=L 62m，加上a=L 7m，所以最后得出的安全距离为a+b=3.32米。图3为车中部路线等效分析图，同样的按照上述的数据进行计算，这里由于是车中部的行驶路线，所以其中段的长度为4.25米，按照式1-3计算时间。20t*8.5 + 8.67-4.25〈5t(1-3)根据这式子可以计算出t=0.291秒，按照助动车的5码速度，计算出其行驶距离y=4.04米根据其行驶距离与b距离的角度比按下式1-4计算:y/b=4.25/0.85(1-4)所以b=0.81m，加上a=0.85m，所以最后得出的安全距离为a+b=l.66米，结合之前计算得出的3.32米，本发明中，公式1-1，1-2与公式1-3，1-4两者计算出来的结果，应取两者结果中的较大值，才可确保安全；本实施例中，可以判断出8.5米的集装箱卡车对移动中的物体的报警距离值应当设为3.32米。这一数据与现有技术中的最少要远离集装箱卡车1.5米-2米的最小值相比较大些，由于是安全警报的值，为了确保安全可以有溢出的部分，所以可以被采纳为报 警输出值。实施例2报警系统应用于转弯测距的性能设计根据现有的倒车雷达技术可以决定设计的方向，设计的基础可以定为将安全报警装置安装在拖车的前端两侧，可以在转弯之前有所判断，能够为司机提前做出警报。对于报警的选择为声光报警。研究的对象是大中型车辆，大中型车辆包括了土方车，油罐车，混凝土搅拌车，集装箱卡车等等。其中以集装箱卡车发生转弯撞人居多，其原因是集装箱卡车的车身长，轴距长，造成其轮差大，转弯视觉死角大的问题，所以对集装箱卡车与过弯雷达的配合做分析。根据车的外型，设置更多的探头对距离的精确判断并没有过多的帮助，可以对车的两边都安装上超声波测距模块，可以对车辆的两侧转弯都有帮助。在设计中将超声波的发射探头安置于接收探头前面，以方便其正常接收，尽可能的减少误差及一定速度所带来的超声波回波检测不到的问题。安装的高度由于是针对人或车作为测量目标，考虑到有可能是儿童，应当在50cm到70cm之间,这样能够保证测量的可行性。最后车身的侧面与车尾的工作情况有所不同，在行驶的过程中将会受到更多的外在因素，其位置的变化也会造成测量的偏差对安全问题产生威胁，所以其安装强度必须可靠，所以相较于粘贴式的不可靠性，决定使用穿孔式的安装或可使用焊接的方式。综合上述考量，针对电瓶车、自行车和儿童等情况，安装位置不宜过高，以免探测不到；考虑到雨雪天气行车时溅起的泥水可能覆盖探头造成影响，安装位置也不宜过低；该位置比较接近车辆甲板下沿处，方便穿孔式安装或焊接式安装，且能防盗。实施例3中大型车辆转弯用超声波雷达报警系统的硬件设计请见图4所示，一种中大型车辆转弯用超声波雷达报警系统，包括下列模块:控制模块1，用于控制系统内的其它模块的工作；超声波发射模块2，包括放大电路和发射探头，该模块接收控制模块I发送来的信号后发送超声波；超声波接收模块3，包括放大电路、滤波电路和输入探头，该模块用于接收超声波信号并把处理过的信号传送给控制模块I ;LED显示模块4，根据控制模块对于信号的处理后得出的数据在其屏幕上显示与障碍物的距离；还有声光报警系统5,发出声音和灯光可引起司机注意。各模块之间的配合为:控制模块I采用单片机STC89C51RD，其通过程序的编写与控制发射出4个40Khz的方波信号，经过超声波发射模块2的电路放大后通过超声波换能器(发射探头)发送出超声波。反射后的超声波经过超声波换能器(输入探头)在超声波接收模块3放大，滤波等后使单片机引脚信号负跳变，以此信号作为系统输入，读出时间差T，再由单片机进行计算与判别，最后的结果被送至LED显示模块4和声光报警系统5。其它硬件模块中，超声波发射模块2请见图6所示:单片机Pl.0 口输出40kHz方波信号一路经一级反相器送到超声波换能器的一个电极，另一路经两级反相器后送到超声波换能器的另一个电极，用这种推挽形式将方波信号加到超声波换能器两端可以提高超声波的发射强度。输出端采用两个反相器并联可以提高驱动能力。上拉电阻R10，R11 —方面可以提高反相器7404LS输出高电平的驱动能力，另一方面可以增加超声波换能器的阻尼效果，以缩短其自由振荡的时间。其中压电式传感器，它指的是利用压电效应的，压电效应分为顺效应以及逆效应，因此超声波传感器是可逆元件。而超声波的发射探头用的是压电逆效应的原理，就是在压电元件上导通电压，其元件就会产生变形，这就是应变，因此它是利用脉冲电压信号产生振动，随之将电信号转化成了所需的超声波信号。在超声波接收模块3中，如图7是超声波接收模块3的电路图，与其各引脚的连接状态:由于发射回来的信号十分微弱，首先要对其进行放大，这里使用CX20106A集成电路对接收探头受到的超声波回波信号进行放大、滤波。其总放大增益80db。以下是CX20106A的引脚注释错误！未找到引用源。。I脚:超声信号输入端，该引脚的输入阻抗约为40k Ω。2脚:该引脚与地之间连接RC串联网络，它们是负反馈串联网络的一个组成部分，改变它们的数值能改变前置放大器的增益和频率特性。增大电阻Rl或减小Cl，将使负反馈量增大，放大倍数下降，反之则放大倍数增大。但Cl的改变会影响到频率特性，一般在实际使用中不必改动，推荐选用参数为Rl=4.7Ω，Cl=I μ F。3脚:该引脚与地之间连接检波电容，电容量大为平均值检波，瞬间相应灵敏度低；若容量小，则为峰值检波，瞬间相应灵敏度高，但检波输出的脉冲宽度变动大，易造成误动作，推荐参数为3.3yf。4脚:接地端。5脚:该引脚与电源间接入一个电阻，用以设置带通滤波器的中心频率，其阻值越大，中心频率越低。6脚:该引脚与地之间接一个积分电容，标准值为330pF，如果该电容取得太大，会使探测距离变短。7脚:命令输出端，输出的命令被送往单片机P3.2 口，它是集电极开路输出方式，因此该引脚必须接上一个上拉电阻到电源端，推荐阻值为22kΩ，没有接受信号是该端输出为高电平，有信号时则产生下降。8脚:电源正极,4.5 5V。 在LED显示模块4中:图8所示分别为LED数码管位码与74LS245驱动的连接，以及三极管驱动LED数码管段码的电路，本发明所使用的显示电路是简单实用4位共阳的LED数码管，它的段码显示使用的是74LS245驱动，考虑到如果用C51的PO 口输出到数码管，那就要考虑到数码管的亮度以及PO 口带负载的能力，选用74LS245提高驱动能力。PO 口的输出经过74LS245提高驱动后，输出到数码管显示电路错误！未找到引用源。。如图9所示4位的位码使用的是PNP三极管Ql、Q2、Q3、Q4驱动，三极管的B极分别接电阻，E极接VCC，C极接LED数码管的共阳极。单片机口输出高电平时亮，低电平时灭。在声光报警系统5中:本发明有两种报警方式，分别是开关量信号，光报警以及声响报警这三种方式，如图10所显示的为声响报警电路。其方式1:单片机的P3.1 口输出高电平，继电器同时工作，保持吸合状态，当测量值大于设定的值允许范围报警值时，P3.1变为低电平，继电器失电断开，这部分电路由一个电阻，一个三极管，以及继电器组成，这部分可以运用到实际应用上，例如可以接上警示灯或是电机以控制车辆的制动功能。其方式2:单片机的Pl.1输出信号，连接蜂鸣器，当测量值大于或小于设定值允许范围时，P0.2发出高电平信号，蜂鸣器报警声响起，直到解除警报。这部分由一个电阻，一个三极管，一个蜂鸣器组成，可直观的反应测量情况。方式3:单片机的P3.3输出信号，输出高电平，通过三极管驱动发光二极管。起到光报警，该报警只能通过按键消除。对于超声波测距模块与 显示面板的连接，本发明选用电线连接，选择RVS的电线其名表示铜芯聚氯乙烯绞型电线，这类的电线适用于仪器仪表，控制系统等错误！未找到引用源。。实施例4中大型车辆转弯用超声波雷达报警系统的工作流程如图5所示，系统在开始阶段，通过单片机对超声波发射模块2发送微弱的激励点信号，同时开定时器计时，通过驱动电路中整形，放大用于激励探头发射出超声波信号。当有返回的信号被声电换能器接收到了后，通过接收电路的整形，放大，滤波处理，最后回到单片机，断开计时，将数据做计算，最后LED显示模块4输出距离。实施例5仿真实验实验前的准备工作是首先是对系统报警值的设定，这里将其设定为Im方便操作，测量数据，因此当进入Im范围内的系统应当报警。实验中利用可乐罐作为简易的障碍物，分别将其与要移动的系统模块的路径设定为2m，1.7m，1.5m，1.2m，lm，0.5m，利用超声波测距模块沿直线的移动模拟车辆运行，并验证其是否能在遇到障碍物后测量距离，与危险报警，以及报警后是否能够持续报警，直到取消报警，之后能否正常工作。表I试验中系统状态
权利要求
1.种中大型车辆超声波雷达报警系统，其特征在于，包括下列模块: 控制模块，用于控制系统内的其它模块的工作； 超声波发射模块，包括放大电路和发射探头，该模块接收控制模块发送来的信号后发送超声波； 超声波接收模块，包括放大电路、滤波电路和输入探头，该模块用于接收超声波信号并把处理过的信号传送给控制模块； LED显示模块，根据控制模块对于信号的处理后得出的数据在其屏幕上显示与障碍物的距离； 还有声光报警系统； 其中，安全报警的距离大于中大型车辆车尾行进轨迹与车中部行进轨迹的横向距离之和。
2.权利要求1所述的报警系统，其特征在于，该系统还设有定时器，所述定时器在测距开始时进行计时。
3.权利要求1所述的报警系统，其特征在于，所述超声波发射模块和超声波接收模块需安装在车辆两侧50-70cm高度的位置，采用穿孔式安装或焊接式安装。
全文摘要
本发明提供一种中大型车辆超声波雷达报警系统，包括下列模块控制模块，用于控制系统内的其它模块的工作；超声波发射模块，包括放大电路和发射探头，该模块接收控制模块发送来的信号后发送超声波；超声波接收模块，包括放大电路、滤波电路和输入探头，该模块用于接收超声波信号并把处理过的信号传送给控制模块；LED显示模块，根据控制模块对于信号的处理后得出的数据在其屏幕上显示与障碍物的距离；还有声光报警系统，发出声音和灯光可引起司机注意。本发明采用软硬件相结合的方法来实现实时快速采集数据功能，利用软件的灵活性，实现了实时数据检测和数据处理，以及警报发声，实现了测距和警示效果。
文档编号G01S15/08GK103091678SQ201310007810
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月9日 优先权日2013年1月9日
发明者唐刚, 王键, 黄婉娟, 吴钢, 黄嘉慧, 石小平, 焦杰, 徐骏 申请人:上海海事大学
技术领域：
本发明涉及测量技术领域，尤其是涉及一种利用超声波测距并触发警报的装置。
背景技术：
超声波测距原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。由于超声波的速度相对于光速要小的多，其传播时间就比较容易检测，并且易于定向发射，方向性好，发射强度好控制，且不受电磁干扰影响，因而超声波测距是一种有效的非接触式测距方法。近年来随着港口码头的发展与城市的建设，集装箱卡车越来越多的行驶在道路上。随着集装箱卡车数量的增多，由集装箱卡车所引发的事故数量也越来越多，其中包括集装箱的侧翻、追尾事故，以及集装箱卡车转弯事故。其中集装箱卡车的转弯事故每年来夺走了不少人命，其中有直接撞到行人的，有撞到非机动车的，还有撞到小型轿车等。因此集装箱卡车的转弯问题正危及着人们的生命安全。
发明内容
本发明的目的提出一种中大型车辆转弯用超声波雷达报警系统，其包括利用超声波测距原理设计的报警模块，将其运用于集装箱车辆或是大型车辆中，使其在转弯的时候对两侧物体进行测距，并与设定的安全值进行比较并判断是否发出警报，直观地体现车辆转弯的安全问题，提示司机注意转弯的控制以避免事故的发生。本发明采用的技术方案如下所述。一种中大型车辆转弯用超声波雷达报警系统，其特征在于，包括下列模块:控制模块，用于控制系统内的其它模块的工作；超声波发射模块，包括放大电路和发射探头，该模块接收控制模块发送来的信号后发送超声波；超声波接收模块，包括放大电路、滤波电路和输入探头，该模块用于接收超声波信号并把处理过的信号传送给控制模块；LED显示模块，根据控制模块对于信号的处理后得出的数据在其屏幕上显示与障碍物的距离；还有声光报警系统，发出声音和灯光可引起司机注意；其中，安全报警的距离大于中大型车辆车尾行进轨迹与车中部行进轨迹的横向距离之和。其中，该系统还设有定时器，所述定时器在测距开始时进行计时。其中，所述超声波发射模块和超声波接收模块需安装在车辆两侧50-70cm高度的位置。本发明采用软硬件相结合的方法来实现实时快速采集数据功能，利用软件的灵活性，实现了实时数据检测和数据处理，以及警报发声，实现了测距和警示效果。
图1是大货车转弯路线图；图2是大货车转弯内轮差车尾路线计算的等效图；图3是大货车中部路线等效分析图；图4是一种中大型车辆转弯用超声波雷达报警系统的结构示意图；图5是中大型车辆转弯用超声波雷达报警系统的工作流程图。图6是超声波发射模块2的电路图； 图7是超声波接收模块3的电路图；图8是LED数码管位码与74LS245驱动的连接，以及三极管驱动LED数码管段码的电路图；图9是如图9所示4位的位码使用的是PNP三极管Ql、Q2、Q3、Q4驱动电路图；图10是声响报警电路图。
具体实施例方式下面给出本发明的较佳的实施例，这些实施例并非限制本发明的内容。
实施例1中大型车 辆转弯报警值的分析和计算如图1是大货车的转弯路线，其中10为大货车中部行进轨迹，20为大货车尾部行进轨迹。由于大型车转弯时其内轮差导致其内轮到行驶路径减小，而其外轮的行驶路线增大，图中所标示的车尾与车中的行进轨迹所夹成的a、b两区域为最危险区域，所以先要对这段距离做计算。如图1设定在线段标出的位置对周围做测量，a区域表示的是大型车将会撞到的静止物体的部分，超出a区域后，若物体以一定的速度按箭头方向行驶，在b区域内的移动物体，当其比大型车提前到达位置就有可能被大型车的拖车部分撞到，因此也应当将这段距离被考虑进危险区域。根据现有的资料中可以得知，一般静止的行人或车辆需要远离转弯的大型车辆1.5米至2米。所以现在就要对b区域做计算，计算出移动物体的危险区域将之与静止物体的危险距离相加，a区域与b区域的和就是警报的距离。如图2，这是一张转弯内轮差车尾路线计算的等效图，这里使用8.5米长，1.68米宽，2.5米高的大货车长度作为计算目标，其中X为车的等效纵向运行距离，Y则是在b线段处的移动物体的距离，当时间保持一致时，若y小于X那么为安全距离。这里取集装箱卡车的速度为20码，y处的移动速度取较快的电瓶车的速度(速度越快其发生事故可能性高，更能作为设计的依据)，设为5码为其速度，按照式1-1就可以计算出时间。20t*8.5 + 8.67 - 8.5 < 5t(1-1)其中8.5/8.67为其角度，t为时间，按计算得出t=0.582s，根据这个时间可以计算出助动车的行驶距离y=8.09，根据这个距离以及已知的角度可以计算出之前的b距离，如下式1-2:y/b=8.5/1.7(1—2)经该公式计算得出b=L 62m，加上a=L 7m，所以最后得出的安全距离为a+b=3.32米。图3为车中部路线等效分析图，同样的按照上述的数据进行计算，这里由于是车中部的行驶路线，所以其中段的长度为4.25米，按照式1-3计算时间。20t*8.5 + 8.67-4.25〈5t(1-3)根据这式子可以计算出t=0.291秒，按照助动车的5码速度，计算出其行驶距离y=4.04米根据其行驶距离与b距离的角度比按下式1-4计算:y/b=4.25/0.85(1-4)所以b=0.81m，加上a=0.85m，所以最后得出的安全距离为a+b=l.66米，结合之前计算得出的3.32米，本发明中，公式1-1，1-2与公式1-3，1-4两者计算出来的结果，应取两者结果中的较大值，才可确保安全；本实施例中，可以判断出8.5米的集装箱卡车对移动中的物体的报警距离值应当设为3.32米。这一数据与现有技术中的最少要远离集装箱卡车1.5米-2米的最小值相比较大些，由于是安全警报的值，为了确保安全可以有溢出的部分，所以可以被采纳为报 警输出值。实施例2报警系统应用于转弯测距的性能设计根据现有的倒车雷达技术可以决定设计的方向，设计的基础可以定为将安全报警装置安装在拖车的前端两侧，可以在转弯之前有所判断，能够为司机提前做出警报。对于报警的选择为声光报警。研究的对象是大中型车辆，大中型车辆包括了土方车，油罐车，混凝土搅拌车，集装箱卡车等等。其中以集装箱卡车发生转弯撞人居多，其原因是集装箱卡车的车身长，轴距长，造成其轮差大，转弯视觉死角大的问题，所以对集装箱卡车与过弯雷达的配合做分析。根据车的外型，设置更多的探头对距离的精确判断并没有过多的帮助，可以对车的两边都安装上超声波测距模块，可以对车辆的两侧转弯都有帮助。在设计中将超声波的发射探头安置于接收探头前面，以方便其正常接收，尽可能的减少误差及一定速度所带来的超声波回波检测不到的问题。安装的高度由于是针对人或车作为测量目标，考虑到有可能是儿童，应当在50cm到70cm之间,这样能够保证测量的可行性。最后车身的侧面与车尾的工作情况有所不同，在行驶的过程中将会受到更多的外在因素，其位置的变化也会造成测量的偏差对安全问题产生威胁，所以其安装强度必须可靠，所以相较于粘贴式的不可靠性，决定使用穿孔式的安装或可使用焊接的方式。综合上述考量，针对电瓶车、自行车和儿童等情况，安装位置不宜过高，以免探测不到；考虑到雨雪天气行车时溅起的泥水可能覆盖探头造成影响，安装位置也不宜过低；该位置比较接近车辆甲板下沿处，方便穿孔式安装或焊接式安装，且能防盗。实施例3中大型车辆转弯用超声波雷达报警系统的硬件设计请见图4所示，一种中大型车辆转弯用超声波雷达报警系统，包括下列模块:控制模块1，用于控制系统内的其它模块的工作；超声波发射模块2，包括放大电路和发射探头，该模块接收控制模块I发送来的信号后发送超声波；超声波接收模块3，包括放大电路、滤波电路和输入探头，该模块用于接收超声波信号并把处理过的信号传送给控制模块I ;LED显示模块4，根据控制模块对于信号的处理后得出的数据在其屏幕上显示与障碍物的距离；还有声光报警系统5,发出声音和灯光可引起司机注意。各模块之间的配合为:控制模块I采用单片机STC89C51RD，其通过程序的编写与控制发射出4个40Khz的方波信号，经过超声波发射模块2的电路放大后通过超声波换能器(发射探头)发送出超声波。反射后的超声波经过超声波换能器(输入探头)在超声波接收模块3放大，滤波等后使单片机引脚信号负跳变，以此信号作为系统输入，读出时间差T，再由单片机进行计算与判别，最后的结果被送至LED显示模块4和声光报警系统5。其它硬件模块中，超声波发射模块2请见图6所示:单片机Pl.0 口输出40kHz方波信号一路经一级反相器送到超声波换能器的一个电极，另一路经两级反相器后送到超声波换能器的另一个电极，用这种推挽形式将方波信号加到超声波换能器两端可以提高超声波的发射强度。输出端采用两个反相器并联可以提高驱动能力。上拉电阻R10，R11 —方面可以提高反相器7404LS输出高电平的驱动能力，另一方面可以增加超声波换能器的阻尼效果，以缩短其自由振荡的时间。其中压电式传感器，它指的是利用压电效应的，压电效应分为顺效应以及逆效应，因此超声波传感器是可逆元件。而超声波的发射探头用的是压电逆效应的原理，就是在压电元件上导通电压，其元件就会产生变形，这就是应变，因此它是利用脉冲电压信号产生振动，随之将电信号转化成了所需的超声波信号。在超声波接收模块3中，如图7是超声波接收模块3的电路图，与其各引脚的连接状态:由于发射回来的信号十分微弱，首先要对其进行放大，这里使用CX20106A集成电路对接收探头受到的超声波回波信号进行放大、滤波。其总放大增益80db。以下是CX20106A的引脚注释错误！未找到引用源。。I脚:超声信号输入端，该引脚的输入阻抗约为40k Ω。2脚:该引脚与地之间连接RC串联网络，它们是负反馈串联网络的一个组成部分，改变它们的数值能改变前置放大器的增益和频率特性。增大电阻Rl或减小Cl，将使负反馈量增大，放大倍数下降，反之则放大倍数增大。但Cl的改变会影响到频率特性，一般在实际使用中不必改动，推荐选用参数为Rl=4.7Ω，Cl=I μ F。3脚:该引脚与地之间连接检波电容，电容量大为平均值检波，瞬间相应灵敏度低；若容量小，则为峰值检波，瞬间相应灵敏度高，但检波输出的脉冲宽度变动大，易造成误动作，推荐参数为3.3yf。4脚:接地端。5脚:该引脚与电源间接入一个电阻，用以设置带通滤波器的中心频率，其阻值越大，中心频率越低。6脚:该引脚与地之间接一个积分电容，标准值为330pF，如果该电容取得太大，会使探测距离变短。7脚:命令输出端，输出的命令被送往单片机P3.2 口，它是集电极开路输出方式，因此该引脚必须接上一个上拉电阻到电源端，推荐阻值为22kΩ，没有接受信号是该端输出为高电平，有信号时则产生下降。8脚:电源正极,4.5 5V。 在LED显示模块4中:图8所示分别为LED数码管位码与74LS245驱动的连接，以及三极管驱动LED数码管段码的电路，本发明所使用的显示电路是简单实用4位共阳的LED数码管，它的段码显示使用的是74LS245驱动，考虑到如果用C51的PO 口输出到数码管，那就要考虑到数码管的亮度以及PO 口带负载的能力，选用74LS245提高驱动能力。PO 口的输出经过74LS245提高驱动后，输出到数码管显示电路错误！未找到引用源。。如图9所示4位的位码使用的是PNP三极管Ql、Q2、Q3、Q4驱动，三极管的B极分别接电阻，E极接VCC，C极接LED数码管的共阳极。单片机口输出高电平时亮，低电平时灭。在声光报警系统5中:本发明有两种报警方式，分别是开关量信号，光报警以及声响报警这三种方式，如图10所显示的为声响报警电路。其方式1:单片机的P3.1 口输出高电平，继电器同时工作，保持吸合状态，当测量值大于设定的值允许范围报警值时，P3.1变为低电平，继电器失电断开，这部分电路由一个电阻，一个三极管，以及继电器组成，这部分可以运用到实际应用上，例如可以接上警示灯或是电机以控制车辆的制动功能。其方式2:单片机的Pl.1输出信号，连接蜂鸣器，当测量值大于或小于设定值允许范围时，P0.2发出高电平信号，蜂鸣器报警声响起，直到解除警报。这部分由一个电阻，一个三极管，一个蜂鸣器组成，可直观的反应测量情况。方式3:单片机的P3.3输出信号，输出高电平，通过三极管驱动发光二极管。起到光报警，该报警只能通过按键消除。对于超声波测距模块与 显示面板的连接，本发明选用电线连接，选择RVS的电线其名表示铜芯聚氯乙烯绞型电线，这类的电线适用于仪器仪表，控制系统等错误！未找到引用源。。实施例4中大型车辆转弯用超声波雷达报警系统的工作流程如图5所示，系统在开始阶段，通过单片机对超声波发射模块2发送微弱的激励点信号，同时开定时器计时，通过驱动电路中整形，放大用于激励探头发射出超声波信号。当有返回的信号被声电换能器接收到了后，通过接收电路的整形，放大，滤波处理，最后回到单片机，断开计时，将数据做计算，最后LED显示模块4输出距离。实施例5仿真实验实验前的准备工作是首先是对系统报警值的设定，这里将其设定为Im方便操作，测量数据，因此当进入Im范围内的系统应当报警。实验中利用可乐罐作为简易的障碍物，分别将其与要移动的系统模块的路径设定为2m，1.7m，1.5m，1.2m，lm，0.5m，利用超声波测距模块沿直线的移动模拟车辆运行，并验证其是否能在遇到障碍物后测量距离，与危险报警，以及报警后是否能够持续报警，直到取消报警，之后能否正常工作。表I试验中系统状态
权利要求
1.种中大型车辆超声波雷达报警系统，其特征在于，包括下列模块: 控制模块，用于控制系统内的其它模块的工作； 超声波发射模块，包括放大电路和发射探头，该模块接收控制模块发送来的信号后发送超声波； 超声波接收模块，包括放大电路、滤波电路和输入探头，该模块用于接收超声波信号并把处理过的信号传送给控制模块； LED显示模块，根据控制模块对于信号的处理后得出的数据在其屏幕上显示与障碍物的距离； 还有声光报警系统； 其中，安全报警的距离大于中大型车辆车尾行进轨迹与车中部行进轨迹的横向距离之和。
2.权利要求1所述的报警系统，其特征在于，该系统还设有定时器，所述定时器在测距开始时进行计时。
3.权利要求1所述的报警系统，其特征在于，所述超声波发射模块和超声波接收模块需安装在车辆两侧50-70cm高度的位置，采用穿孔式安装或焊接式安装。
全文摘要
本发明提供一种中大型车辆超声波雷达报警系统，包括下列模块控制模块，用于控制系统内的其它模块的工作；超声波发射模块，包括放大电路和发射探头，该模块接收控制模块发送来的信号后发送超声波；超声波接收模块，包括放大电路、滤波电路和输入探头，该模块用于接收超声波信号并把处理过的信号传送给控制模块；LED显示模块，根据控制模块对于信号的处理后得出的数据在其屏幕上显示与障碍物的距离；还有声光报警系统，发出声音和灯光可引起司机注意。本发明采用软硬件相结合的方法来实现实时快速采集数据功能，利用软件的灵活性，实现了实时数据检测和数据处理，以及警报发声，实现了测距和警示效果。
文档编号G01S15/08GK103091678SQ201310007810
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月9日 优先权日2013年1月9日
发明者唐刚, 王键, 黄婉娟, 吴钢, 黄嘉慧, 石小平, 焦杰, 徐骏 申请人:上海海事大学
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0访客 来自[中国移动] 2018年03月15日 13:56到那里买到转弯超声波雷达，登录网址也没有
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