紅外倒車雷達測距系統(tǒng)設(shè)計

李長星 羅丹 沈陽工學(xué)院

1 紅外倒車雷達測距系統(tǒng)的開發(fā)背景及研究意義

近年來，汽車制造業(yè)迅速的發(fā)展,人們購買東西的能力不斷增加。人們兜里有錢了，自然，汽車的擁有率就不斷的升高，這樣，也隨之產(chǎn)生了一些安全問題，在擁擠的公路上，在狹窄的用車場上倒車時，司機既要注意前面的車況，又要觀察后面有沒有車，稍稍馬虎了一點就容易發(fā)生汽車的碰撞事故，這對人們的人身安全和財產(chǎn)安全造成了很大的隱患。然后，有一些相關(guān)的交通事故的統(tǒng)計表明，超過八成的交通事故的原因是司機沒來得及反應(yīng)，有超過六成的車禍屬于追尾，側(cè)面相撞的只占少數(shù)。所以研究表明：如果司機能夠提前一會發(fā)現(xiàn)路上有危險并且相應(yīng)采取了適當(dāng)?shù)膽?yīng)對措施，那么，大多數(shù)的車禍就能不再發(fā)生，也就避免了很多慘禍。在此之中，因為大多數(shù)的事故屬于倒車事故，這個已經(jīng)引起了各方面的高度重視。

2 紅外倒車雷達測距系統(tǒng)的基本原理

本設(shè)計的基本原理是，車輛在倒車過程中，車輛后方的紅外線傳感器會發(fā)射紅外線信號，當(dāng)紅外線信號遇到障礙物，就會被發(fā)射回來，再被傳感器接收，通過紅外線發(fā)射裝置與接收裝置以及物體的已知距離和角度，通過三角函數(shù)計算出汽車與障礙物之間的距離，并在LED屏幕上顯示出來，當(dāng)障礙物達到警戒距離時，蜂鳴器會發(fā)出警報，來提醒車主注意安全。

3 紅外倒車雷達測距系統(tǒng)的整體設(shè)計

該系統(tǒng)主要由七個個模塊組成，分別是AT89C52單片機模塊，紅外測距傳感器模塊，蜂鳴器報警模塊，LCD顯示模塊，驅(qū)動模塊及鍵盤接口電路等組成。

4 紅外線傳感器的方案選擇

本設(shè)計選用夏普GP2Y0A21紅外線傳感器作為測距傳感器，規(guī)格見表1。它由三部分組成:PSD和IRED以及信號處理電路,它采用的測量法是三角測量法,所以被測物體是用什么制造的,它是熱還是冷,測了多久,都不會影響測量的精度。它測量的距離與傳感器輸出的電壓有關(guān),電壓不同,它對應(yīng)的距離也不同,所以在距離測量,躲避障礙物等地方經(jīng)常會使用到它。

表1:紅外傳感器GP2Y0A21技術(shù)規(guī)格

這款傳感器采用的測距方法是三角測距法，它有以下特點：模擬輸出的噪聲比較小，更新的頻率為25Hz，平均功耗＜40mA，他的測距范圍10-80cm，采集的AD位數(shù)和轉(zhuǎn)換計算公式影響到測量精度，10位AD能達到0.1cm，測量距離和輸出模擬電壓是成反比的非線性關(guān)系。

5 紅外線傳感器電路設(shè)計

紅外測距傳感器是由紅外發(fā)射裝置，PSD位置敏感檢測裝置以及對應(yīng)的連接電路組成，見圖2所示，傳感器的PSD很有特點，它能夠檢測到它上面極其微小的位移，它甚至能分辨出微米級的位移，幾何方式的測距就是利用的這個特性實現(xiàn)的。

紅外線發(fā)射裝置發(fā)出紅外線，當(dāng)紅外線遇到障礙物的時候，能夠反射回來，被PSD接收到，這樣形成了一個等腰三角形，通過PSD，能夠測量到三角形的底長，然后底角又是確定的，通過三角函數(shù)很容易的計算出高，這個高就是障礙物的距離。

圖1：GP2Y0A21YK0F傳感器的內(nèi)部模塊圖

6 系統(tǒng)主程序軟件流程

紅外測距系統(tǒng)的軟件設(shè)計分為三個部分：主程序，延時函數(shù)和顯示程序函數(shù)。

當(dāng)程序開始運行的時候，主程序第一步就是顯示屏初始化，并顯示開始測量，第二步，將延時程序?qū)耄瑢⑵滹@示出來，并顯示距離和電壓。之后就是子函數(shù)的調(diào)用，將A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)讀取出來，得出電壓值，通過專門的電壓與距離的函數(shù)，得到障礙物的距離。這時候，電壓和距離會通過主函數(shù)的顯示函數(shù)顯示出來，程序就結(jié)束了。

這個程序調(diào)用了很多次子函數(shù)，讀A/D和計算距離的函數(shù)，AD值的采集和計算是由算數(shù)平均濾波程序構(gòu)成；顯示函數(shù)由寫數(shù)據(jù)子函數(shù)，寫命令子函數(shù)，LCD忙標志判斷函數(shù)，字符串顯示函數(shù)，顯示數(shù)據(jù)調(diào)整函數(shù)，顯示子函數(shù)；清屏函數(shù)由1602初始化函數(shù)LCD清屏函數(shù)構(gòu)成。

7 結(jié)語

現(xiàn)今，我國有很多企業(yè)正在制作倒車雷達，但是，這些雷達的效果都不甚理想，有很多探測的死角，探測的精度也不夠高，很多低矮的障礙物，這些探測器都不能探測的到。所以，現(xiàn)在的汽車倒車雷達行業(yè)還有很大的發(fā)展?jié)摿?。汽車倒車雷達的普及程度越來越高，而且功能會越發(fā)的強大。