CN101046511A - 一种倒车雷达专用集成电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种倒车雷达专用集成电路，包括信号采集单元、主控单元和信号执行单元。信号采集单元由四选一开关模块、第一级放大模块、第二级放大模块、带通滤波器模块、可调增益放大模块、预接收模块和比较器模块组成，用于采集处理探头信号；主控单元由时钟分频模块、时钟模块、计时器模块、主控模块和增益控制模块组成，用于处理数据执行控制信号；信号执行单元由一选四开关模块、脉冲产生模块、产生数据模块和串行发送模块组成，用于完成控制信号的执行。采用该电路的倒车雷达集成度高，稳定性和抗干扰能力强，开发和生产成本低，可实现多种防误报处理，加强了报警功能的准确性和实用性，还可以灵活设置其产品的报警方式。

Description

一种倒车雷达专用集成电路

技术领域

本发明涉及一种集成电路，具体涉及一种应用于汽车的倒车雷达专用集成电路。

背景技术

随着汽车普及率的逐年增加，消费者在将汽车作为交通运输工具的同时对汽车的配置有了更多的要求，尤其是对安全性提出了更高的要求。对于很多司机尤其是新手来说，倒车无疑是件非常头痛的事情，倒车雷达正好可以帮助司机解决这个难题。

现在市场上的倒车雷达按诞生日期分主要三种，第一代的倒车雷达是两探头外露式的，即探头在保险杠外面，这种倒车雷达的优点是安装方便，但由于仅有两个探头，安装时两探头之间一般要有一个标准距离1.2米左右才能有效探测障碍物，所配备的显示器只有颜色显示，以颜色深浅表示障碍物的远近，防水性能较差。第二代倒车雷达是隐藏式的，即探头安装在保险杠之内，与第一代相比，隐藏式倒车雷达要美观的多，而且至少有四个探头，因此安装时就只需把保险杠等分距离划分即可，这种雷达已经可以用数字来显示障碍物的距离了，而且显示器也较为美观。最新的倒车雷达采用智能化电脑液晶显示板，与第二代相比，这种雷达更加耐用、防潮性很好，测定距离更加准确，显示的内容也更加丰富，如有停车警戒灯、左右距离等。

倒车雷达系统的原理都是一样的，区别仅在于电路工作更加可靠，报警功能更为直观。目前，国内倒车雷达生产厂家所做出的倒车雷达都是使用单片机配合大量外围器件的方案，系统集成度低。

传统的倒车雷达控制电路都是利用单片机配合外围运放、锁相环等器件完成超声波测距并提供报警数据的工作，该方案选用较通用的单片机作为控制器，其他电子器件也都为通用器件，系统原理简单。整个系统的控制和报警由单片机完成，所以要求软件工作可靠性较高，如果要设计出功能较高端的产品，软件开发量会比较大。模拟部分由大量分立元件组成，系统的整机调试也比较复杂。通用方案的优点在于所选器件成熟，采购渠道畅通，开发技术也很成熟，但存在不少缺点：单片机控制方案要求生产商具备一定的软硬件开发能力，抬高了倒车雷达的生产门槛；分立元件多，生产调试成本高；难以实现多种防误报功能；利用软件控制，系统存在不稳定因素；基于RAM和ROM结构的单片机，在抗电磁干扰性和稳定性上难以满足汽车电子标准。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提供一种倒车雷达专用集成电路，使用该集成电路的倒车雷达集成度高，稳定性和抗干扰能力强，开发和生产成本低，可实现多种防误报处理，在保证超声波测距准确性的基础上，加强了报警功能的准确性和实用性，还可以灵活设置其产品的报警方式。

本发明所提出的技术问题是这样解决的：提供一种倒车雷达专用集成电路，其特征在于，它包括信号采集单元、主控单元和信号执行单元，所述信号采集单元由四选一开关模块、第一级放大模块、第二级放大模块、带通滤波器模块、可调增益放大模块、预接收模块和比较器模块组成，用于采集处理探头信号并传送至主控单元；所述主控单元由时钟分频模块、时钟模块、计时器模块、主控模块和增益控制模块组成，用于接受处理信号采集单元送来的信号，控制信号执行单元执行控制过程；所述信号执行单元由一选四开关模块、脉冲产生模块、产生数据模块和串行发送模块组成，用于完成主控单元发出的控制信号的执行。

按照本发明所提供的倒车雷达专用集成电路，其特征在于，所述信号采集单元的四选一开关模块将四个探头采集到的信号轮流选通，第一级放大模块和第二级放大模块用于将采集到的信号放大，带通滤波器模块对放大后信号进行滤波，再经可调增益放大模块和比较器模块将信号送至预接受模块，预接收模块将对回波电平信号进行毛刺处理、声波衍射处理、智能识别处理和固定地面反射处理，经过处理后送脉冲有效信号给主控单元。

按照本发明所提供的倒车雷达专用集成电路，其特征在于，所述主控模块协调各个模块之间正常工作；所述时钟模块由分频后的时钟产生不同频率的时钟信号；所述计时器模块检测到有效的回波信号后，把产生有效电平的时刻的计时器数据存入存储器作为该通道检测的距离；所述增益控制模块将产生用于消除探头和中周的余振的消振信号，以及产生用于不同距离需要的增益控制信号。

按照本发明所提供的倒车雷达专用集成电路，其特征在于，所述一选四开关模块控制输出信号实现对不同探头的驱动；所述脉冲产生模块发送脉冲信号至一选四开关模块，然后返回给主控模块发送结束信号；所述产生数据模块首先接受信号和通道号分别存储四个通道的数据，同时刷新每个通道的数据；所述串行发送模块将产生的数据按照标准串行传输至显示芯片进行处理。

按照本发明所提供的倒车雷达专用集成电路，其特征在于，所述可调增益放大模块通过选择不同的放大倍数自动实现对系统增益的调节；所述比较器模块用于信号包络和基准电平比较输出电平信号。

按照本发明所提供的倒车雷达专用集成电路，其特征在于，所述串行发送模块发送报警信号采用双线差分串行输出的方式来提高传输信号在长距离和强电干扰环境下的传输正确性。

按照本发明所提供的倒车雷达专用集成电路，其特征在于，所述专用集成电路可以防止声波衍射干扰，环境智能适应，具备倒车和防爬车两种工作模式。

目前，倒车雷达电路都是采用通用单片机的方案，本发明所述专用集成电路使用更简单、性能更可靠、系统集成度更高，对倒车雷达生产厂家来说是全新的方案。本发明所述集成电路能完全的滤除声波衍射的干扰，让检测更可靠和准确。本发明所述集成电路能智能识别物体的物质属性和大小，然后再进行报警处理，避免了上述非必要的报警；能智能的判断停车区域的情况，让倒车雷达集中重点地处理驾驶者更关心的车后情况，而又不会忽略两边的检测。报警信号采用单片机无法实现的双线差分串行输出的方式，可以提高传输信号在长距离和强电干扰环境下的传输正确性。具备倒车和防爬车两种工作模式，除了应用于倒车雷达报警器外，还可以为客车和货车提供防爬车报警功能。

该倒车雷达专用集成电路无需软件，控制逻辑全硬件实现，很大程度上提高了系统工作的稳定性和可靠性；设计应用非常简单，无需任何软件设置，只需要外接探头和少量的电阻电容即可工作，减少了开发量，同时显著减少了主机的面积和尺寸，可做到传统倒车雷达大小的三分之一；倒车雷达控制集成电路是全汽车级工作环境指标设计，远远高于民用等级的单片机，完全满足和适用汽车内的工作条件；报警数据采用差分通讯方式输出，传输数据具有极强的抗干扰性和可靠性；同时具备防声波衍射、智能识别小物体、环境适应等一系列防误报警功能，使系统的报警功能更加实用和准确。

附图说明

图1是本发明所提供的倒车雷达专用集成电路的原理模块结构图。

具体实施方式

下面结合附图以及实施例对本发明做进一步的说明。

如图1所示，四选一开关模块将四个探头的输入信号轮流选通进行处理，第一级放大模块将输入的信号放大35倍，第二级放大模块将输入的信号放大20倍，再由带通滤波器对非40Hz的信号进行滤波。可调增益放大模块通过选择不同的放大倍数自动实现对系统增益的调节，比较器模块将信号包络和基准电平比较输出电平信号。一选四开关模块则用于控制输出信号对不同探头的驱动。时钟分频模块将8MHz的时钟信号分频成为1MHz的时钟信号，时钟模块由1MHz的时钟产生不同的时钟信号。计时器模块检测到有效的回波信号后，把产生有效电平的时刻的计时器数据存入8位数据存储器作为该通道检测的距离。脉冲产生模块发送16个40KHz的脉冲，然后返回给主控模块发送结束信号。主控模块用来控制各个模块正常工作。预接收模块将对回波电平信号进行毛刺处理、声波衍射处理、智能识别处理和固定地面反射处理，经过处理后送脉冲有效信号给MPU。产生数据模块首先接受信号和通道号分别存储四个通道的数据，同时刷新每个通道的数据。串行发送模块将产生的三个字节的数据按照标准串行4.8K的波特率传输至显示芯片进行处理。增益控制模块将产生用于消除探头和中周的余振的消振信号，以及产生用于不同距离需要的增益控制信号。

倒车雷达系统由电路控制部分和超声波探头部分组成，基本工作原理为：利用换能器的压电特性，以电压激发压电片，该压电片随即产生超声波并发射出去。当发射出去的超声波接触物体时，会反射微弱的能量给换能器，经信号放大处理后传送至微处理器判断与物体的距离，并由微处理器决定是否给出报警提示，根据障碍物距离值的不同给出不同报警提示。

如图1所示，该集成电路完成超声波探头的驱动和信号接收，进行信号处理和距离判断，同时将报警信号编码输出。该集成电路尽可能地为用户提高集成度，将信号放大器、滤波器、微处理器都集成在同一芯片上，使用户只需要在芯片外围加上晶振和少量电阻电容后就可以工作，直接接上超声波探头、显示模块就可组成一个完整的倒车雷达系统。

Claims (7)

1、一种倒车雷达专用集成电路，其特征在于，它包括信号采集单元、主控单元和信号执行单元，所述信号采集单元由四选一开关模块、第一级放大模块、第二级放大模块、带通滤波器模块、可调增益放大模块、预接收模块和比较器模块组成，用于采集处理探头信号并传送至主控单元；所述主控单元由时钟分频模块、时钟模块、计时器模块、主控模块和增益控制模块组成，用于接受处理信号采集单元送来的信号，控制信号执行单元执行控制过程；所述信号执行单元由一选四开关模块、脉冲产生模块、产生数据模块和串行发送模块组成，用于完成主控单元发出的控制信号的执行。

2、根据权利要求1所述的倒车雷达专用集成电路，其特征在于，所述信号采集单元的四选一开关模块将四个探头采集到的信号轮流选通，第一级放大模块和第二级放大模块用于将采集到的信号放大，带通滤波器模块对放大后信号进行滤波，再经可调增益放大模块和比较器模块将信号送至预接受模块，预接收模块将对回波电平信号进行毛刺处理、声波衍射处理、智能识别处理和固定地面反射处理，经过处理后送脉冲有效信号给主控单元。

3、根据权利要求1所述的倒车雷达专用集成电路，其特征在于，所述主控模块协调各个模块之间正常工作；所述时钟模块由分频后的时钟产生不同频率的时钟信号；所述计时器模块检测到有效的回波信号后，把产生有效电平的时刻的计时器数据存入存储器作为该通道检测的距离；所述增益控制模块将产生用于消除探头和中周的余振的消振信号，以及产生用于不同距离需要的增益控制信号。

4、根据权利要求1所述的倒车雷达专用集成电路，其特征在于，所述一选四开关模块控制输出信号实现对不同探头的驱动；所述脉冲产生模块发送脉冲信号至一选四开关模块，然后返回给主控模块发送结束信号；所述产生数据模块首先接受信号和通道号分别存储四个通道的数据，同时刷新每个通道的数据；所述串行发送模块将产生的数据按照标准串行传输至显示芯片进行处理。

5、根据权利要求2所述的倒车雷达专用集成电路，其特征在于，所述可调增益放大模块通过选择不同的放大倍数自动实现对系统增益的调节；所述比较器模块用于信号包络和基准电平比较输出电平信号。

6、根据权利要求1所述的倒车雷达专用集成电路，其特征在于，所述串行发送模块采用双线差分串行输出的方式发送报警信号。

7、根据权利要求1所述的倒车雷达专用集成电路，其特征在于，所述专用集成电路可以防止声波衍射干扰，环境智能适应，具备倒车和防爬车两种工作模式。

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