一种具有温度补偿的采用脉冲计数的超声波汽车防撞系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种汽车防撞系统，尤其涉及一种具有温度补偿的采用脉冲计数的超声波汽车防撞系统，属于汽车防撞控制领域。
【背景技术】
[0002]超声波是一种在弹性介质中的机械震荡，它是由与介质相接触的震荡源所引起的，其频率在20kHz以上。由于超声波的速度相对于光速要小得多，其传播时间就比较容易检测，并且易于定向发射，方向性好，强度好控制，因而利用超声波测距在很多距离探测应用中有很重要的用途，包括无损检测、过程测量、机器人测量和定位，以及流体液面高度测且雄里寺。
[0003]在空气中，常温下超声波的传播速度是334m/s，但其传播速度受空气中温度、湿度等因素的影响，其中受温度影响较大，如温度每升高l°c，声速就会增加约0.6m/s。因此在相同的间隔测量距离，由于波的传播时间是相同的，不同温度下的声速不同，所以最终造成测量出来的距离不相等，在距离测量精度要求很高的情况下，必须要对温度进行测量和补偿，以避免温度对测量精度的影响。制超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于实现，并且测量精度高。
[0004]随着经济的发展，交通运输业日益繁荣，但由于道路状态、交通管理等硬件难以跟上，加上驾驶超车、出车开小差、错误估计车距等主观的原理，使相互碰撞的交通事故频频发生。解决这个问题的根本措施在于给行进中的汽车安装能自动跟踪测距，在危险距离内自动刹车的装置。
[0005]例如申请号为“201210126584.8”的一种超声波测距方法，属于电子测量技术领域，超声波发射器与脉冲激光器处于发射端，发射端接收到测量命令后，脉冲激光器触发一束脉冲激光，同时超声波发射器触发超声波，将触发的超声波与外部时钟源进行锁相；超声波接收器与光电二极管处于接收端，光电二极管接收到脉冲激光后，启动计时器，超声波接收器获取接收的超声波后，计时器停止，获取渡越时间；渡越时间乘以修正后的声速获取被测距离粗测值；获取相位差，则精测部分为获取实测距离本发明使得接收器不易受发射器干扰，测量盲区大大减小，提高了超声测距的指向性，将测距精度提高到一个超声波长以内，该发明虽然能够通过超声波进行测距，但是尚未考虑温度的影响且测量精度有待进一步提闻。
[0006]又如申请号为“201210169354.X”的一种压电式超声波测距系统，采用单片机STC12C5202AD产生超声波方波信号；采用六反相器⑶4069作为发射系统的前置驱动和整理电路；采用集成电路CX20106A作为接收系统的信号的放大、限幅、带通滤波、峰值检波和波形整形电路；采用软件分别控制超声波发射器的开启时间和超声波接收器的开启时间；超声波频率为40kHz，波长为34000/40000=0.85cm ;超声波发生器和接收器的间隔距离在5cm以上，且平行于电路板放置。该发明测距系统虽然提高了压电式超声波测距系统的灵敏度和抗干扰能力，并且，体积小，易于集成化。但是尚未考虑温度的影响且测量精度有待进一步提闻。
【发明内容】
[0007]本发明所要解决的技术问题是针对【背景技术】的不足提供了一种具有温度补偿的采用脉冲计数的超声波汽车防撞系统，其具有低成本，高精度，且能够有效避免降低了温度变化对测距精度的影响，有力提高了红外线测距系统的测量精度，进而能够通过精确计算车距有效地避免了车祸的发生。
[0008]本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案:
一种具有温度补偿的采用脉冲计数的超声波汽车防撞系统，包含微控制器模块以及与其连接的超声波发射模块、超声波接收模块、温度测量模块、显示模块、报警模块、刹车减速单元和电源模块，所述微控制器模块包含计数单元、数据处理单元、参数对比单元和控制单元，所述超声波发射模块包含依次连接的振荡器、恒流发射发路、第一指令发射电路和超声波发射探头，所述超声波接收模块包含依次连接的超声波接收头、放大电路、整形电路、第二指令发射电路；
其中，超声波发射模块，用于发射超声波同时通过第一指令发射电路发送一个计数启动信号至计数单元；
超声波接收模块，用于当第一次接收到障碍物反射回的超声波时通过第二指令发射电路发送一个计数停止信号至计数单元；
温度测量模块，用于实时采集环境温度；
计数单元，用于计算在收到超声波发射模块发送的计数启动信号和超声波接收模块发送的计数停止信号之间的脉冲个数，进而将脉冲个数上传至数据处理单元；
数据处理单元，用于根据v=331.4+0.61T, t=nm, s=vt/2计算出距离障碍物的距离，同时通过显示单元实时显示；其中，T为实际温度，V为当前环境下声速，t为发射超声波与接收到反射波的时间差，η为脉冲数，m为脉冲的周期；
参数对比单元，用于根据数据处理单元计算出的距离障碍物的距离与设定值进行分析对比，若距离障碍物的距离小于安全距离时，则发送信号至控制单元；
控制单元，用于根据参数对比单元发送的信号控制报警单元发出警报，同时驱动刹车减速单元。
[0009]作为本发明一种具有温度补偿的采用脉冲计数的超声波汽车防撞系统的进一步优选方案，所述微控制器模块为AVR系列单片机。
[0010]作为本发明一种具有温度补偿的采用脉冲计数的超声波汽车防撞系统的进一步优选方案，所述显示模块为LCD显示屏。
[0011]作为本发明一种具有温度补偿的采用脉冲计数的超声波汽车防撞系统的进一步优选方案，所述温度测量模块采用DS18B20温度传感。
[0012]作为本发明一种具有温度补偿的采用脉冲计数的超声波汽车防撞系统的进一步优选方案，所述电源模块为可充电蓄电池。
[0013]作为本发明一种具有温度补偿的采用脉冲计数的超声波汽车防撞系统的进一步优选方案，所述报警单元为声光报警单元。
[0014]本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果: 1、本发明结构简单、具有低成本，测量精度高；
2、本发明采用“计数”方式，通过计算在收到超声波发送模块和超声波接收模块发送的计数启动信号和计数停止信号之间的脉冲个数，使测量准确度有了很大提高；
3、本发明增加了温度传感器测温装置，能够有效避免降低了温度变化对测距精度的影响，有力提闻了超声波测距系统的测量精度；
4、本发明能够通过精确计算车距及时提醒驾车者，有效地避免了车祸的发生。
【附图说明】
[0015]图1是本发明的结构原理图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明:
如图1所示，一种具有温度补偿的采用脉冲计数的超声波汽车防撞系统，包含微控制器模块以及与其连接的超声波发射模块、超声波接收模块、温度测量模块、显示模块、报警模块、刹车减速单元和电源模块，所述微控制器模块包含计数单元、数据处理单元、参数对比单元和控制单元，所述超声波发射模块包含依次连接的振荡器、恒流发射发路、第一指令发射电路和超声波发射探头，所述超声波接收模块包含依次连接的超声波接收头、放大电路、整形电路、第二指令发射电路；
其中，超声波发射模块，用于发射超声波同时通过第一指令发射电路发送一个计数启动信号至计数单元；
超声波接收模块，用于当第一次接收到障碍物反射回的超声波时通过第二指令发射电路发送一个计数停止信号至计数单元；
温度测量模块，用于实时采集环境温度；
计数单元，用于计算在收到超声波发射模块发送的计数启动信号和超声波接收模块发送的计数停止信号之间的脉冲个数，进而将脉冲个数上传至数据处理单元；
数据处理单元，用于根据V=331.4+0.61T, t=nm, s=vt/2计算出距离障碍物的距离，同时通过显示单元实时显示；其中，T为实际温度，V为当前环境下声速，t为发射超声波与接收到反射波的时间差，η为脉冲数，m为脉冲的周期；
参数对比单元，用于根据数据处理单元计算出的距离障碍物的距离与设定值进行分析对比，若距离障碍物的距离小于安全距离时，则