CN2220644Y - 汽车后方障碍探测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种汽车后方障碍探测仪，主要由左、右探测头，微处理器、距离、方位显示器组成，探测头装在汽车尾部的两侧，控制、显示装在驾驶室。工作时，探测头受控发射超声波，遇到障碍物将回波信号接收，送至微处理器处理后由显示器显示距离和方位。该仪器结构简单，采用逻辑大信号传输，抗干扰能力特别强，对障碍物的距离与方位判断准确，工作可靠，能有效地防止倒车碰撞事故发生，适合于各种汽车使用。

Description

汽车后方障碍探测仪

本实用新型涉及超声波测距技术，具体地说是一种汽车后方障碍探测仪。

大型汽车在倒车时，由于车身长大，驾驶员无法看到车子后方是否有障碍物，因此不能正确有效地控制车子进退，这使得倒车充满危险，可能会碰到车后的建筑、大石头、车辆等等，也可能会突然有小孩、老人无意中闯入正在倒车的后方，因为司机无法直接观察到车后的物体，所以碰撞事故时有发生，给司机带来极大的心理负担。目前汽运交通领域使用了倒车防撞仪，这种仪器采用了模拟放大和数字电路，用超声波探测障碍，当障碍物接近危险距离时，仪器发出报警信号。但是它的致命弱点是容易受汽车发动机产生的电磁干扰，经常发生误报，使得司机无法确知障碍是否存在，而且仅仅在近距离时才提供声音报警，不能帮助驾驶员提前决定车子的进退。

本实用新型的目的就是提供一种适应汽车在恶劣环境下工作的，抗干扰能力特别强的汽车后方障碍探测仪，它能够准确探知车后近处障碍物的方位和距离，并在驾驶室内显示出来，给驾驶员倒车提供帮助。

为了达到上述目的，本实用新型采取下述技术解决方案：参见图1，图1是汽车后方障碍探测仪的工作原理框图。它包括微处理器、距离显示器和方位显示器，其特征在于，它还包括：安装在汽车尾部的左、右两个探测头，探测头的超声波传感器受控发射控制端X₁₀、X₁₁和接收输出端X₀、X₁分别与装在驾驶室内的微处理器的P₁₀、P₁₁和INT₀、INT₁口连接，距离显示器和方位显示器的输入端分别连接微处理器的T_XD、R_XD和P₁₂～P₁₄接口。工作时，微处理器发出指令使探测头发射超声波信号，遇到障碍物回波信号经探测头接收送回微处理器处理后由距离显示器与方位显示器分别显示出障碍物相对汽车尾部的距离和方位。

本实用新型的优点是：结构简单、抗于扰能力强、对障碍物的方位和距离判断准确、工作可靠、能有效地防止倒车碰撞事故发生，适合于各种汽车使用。

图1是汽车后方障碍探测仪的工作原理框图。

图2是图1外形构造示意图。

图3是电路图的左、右探测头部分。

图4是电路图的微处理器、距离和方位显示部分。

下面结合附图对本实用新型作进一步详细地描述。

在图2中，1是主机的本体，腹腔内安装微处理器的印制电路板2，前面板设有显示障碍物距离的数码显示器3和显示障碍物所处左中右方位的显示器4，5是整机工作电源开关，6是连接电源的导线，主机本体安装在驾驶室内。7是左探测头部分的主体，8是右探测头部分的主体，两部分的结构完全相同，均由单片机的不同口线控制，主体内装有超声波发射、接收电路的印制电路板9和防震橡胶垫10，橡胶垫上固装着接收超声波的传感器11和发射超声波的传感器12，13是电源和逻辑信号传输电缆。左、右探测头分别安装在汽车尾部的两侧，面对后前方。

图3是电路图的左、右探测头部分。图中虚线上框内是左探测头部分，虚线下框内是右探测头部分，因为左右探测头的电路结构、工作原理完全一致，现就其中之一进行说明。探测头由虚线左边的发射部分和右边的接收部分组。成发射部分由多谐振荡器Y₁、Y₂，缓冲器Y₃、与非门Y₄、F₁、反相器F₂以及推挽功率放大器G₁—G₆和超声波发射传感器T₁构成，Y₁、Y₂、R₁—R₃、C₁构成多谐振荡器，它产生约40KHZ的脉冲频率，波形为方波，调节R₃的大小可以改变振荡频率。Y₃是缓冲器，起隔离前后级和阻抗变换作用。Y₄、F₁构成与非门，F₂是反相器，开关门状态受控于P₁₀的信号，G₁—G₆、R₄—R₁₁构成推挽功率放大器，C₂、C₃是耦合电容，放大器输出的信号加在超声波发射传感器T₁的两端，由T₁向外发射。接收部分由超声波接收传感器T₂、超声波专用集成电路1373以及外围元件C₄—C₈、R₁₂、R₁₃、电感Z₁构成，其中C₈与Z₁组成并联谐振回路，谐振频率定在接收频率40KHZ上。图中的X₀、X₁是连接图4中CPU的INT₀和INT₁的接口，X₁₀、X₁₁是连接P₁₀、和P₁₁的接口。

图4是电路图的微处理器、距离和方位显示器部分。微处理器由CPU8031、地址锁存器373、EPROM2764构成距离显示器由串行输入并行输出专用集成电路164、数码管A₁、A₂以及电阻R₁₀—R₂₅构成，最大显示距离为9.9米；方位显示器由发光二极管D₁—D₃、三极管G₇—G₉、电阻R₁₄—R₃₂构成，D₁、D₂、D₃分别代表障碍物所处左、中、右方位，例如：D₁亮代表左边有障碍物，D₂亮代表中间有障碍物，D₃亮代表右边有障碍物。

整个电路的工作过程是：接通电源，电路进入工作状态。Y₁、Y₂起振，产生40KHZ的方波信号经Y₃送入Y₄的b输入端，探测头待命，CPU令P₁₀口输出高电平经接口X₁₀送至Y₄的a输入端，由于与门Y₄输入，输出关系为逻辑乘的关系，Y₄的a输入端如果为低电平，无论b输入端是0还是1，Y₄的输出端C皆为0，当Y₄的a端为1时，Y₄输出端C的值由Y₄的b端决定，即超声波的发射与否取决于Y₄a端的电平，在这里是高电平有效，现在Y₄a为高电平，当Y₁、Y₂的振荡信号经Y₃输出为负半周时，Y₄的b端为1，经与非门Y₄、F₁的e端输出为低电平，通过C₂耦合送入G₁的基极，(G₁为PnP管)，该信号经G₁、G₂、G₃放大后加到T₁的上端，因为振荡器输出的信号频率是正负变化的，当正半周时，Y₄b端为0，C端也为0，F₁的e端为1，经F₂反相，F₂的g端输出为低电平，通过C₃耦合送入G₄的基极，(G₄为pnp管)，该信号经G₄、G₅、G₆放大后加到T₁的下端这样T₁受控便以40KHZ的频率向外发射超声波，当：

A、探测头朝向10米内无障碍物存在时：

1、左边探测：先由P₁₀输出高电平，内部时钟开始计时，同时打开INT₀口，维持2ms后P₁₀恢复为低电平，这样左探头便发射一段超声波，经60ms(即超声波走20米所需时间)，若T₂没有收到回波信号，X₀无输出，INT₀也没有超声波中断的信号输入，即表示左前方10米内无障碍物，这时，将停止计时，并将计时器复位，同时关闭INT₀。

2、中间探测：仍由P₁₀输出高电平，内部时钟开始计时，同时打开INT₁口，维持2ms后P₁₀恢复为低电平，这样，左探头继续发射一段超声波，这一段超声波由右边的探测头接收，若经60ms后T′₂仍没有收到回波信号X₁无输出，INT₁也没有超声波中断的信号输入，即表示中前方10米内也没有障碍物，这时，将停止计时，并将计时器复位，同时关闭INT₁。

3、右边探测：由P₁₁输出高电平，内部时钟开始计时，同时打开INT₁口，维持2ms后P₁₁恢复为低电平，这样，右探头发射一段超声波，并由右边探头接收，经60ms后若T′₁没有收到回波信号，X₁无输出，INT₁也没有超声波中断的信号输入，即表示前方没有障碍物，这时，将停止计时，并将计时器复位，同时关闭INT₁。

如果在左右探测头的有效作用范围内没有障碍物，上述1、2、3步骤将不断循环。

B、探测头朝向10米内若有障碍物存在时(由于左、中、右的探测原理相同，现以障碍物出现在中部为例加以说明)：

单片机上电复位时，CPU即将内部存储器RAM₁、RAM₂、RAM₃全部置最大值，P₁₀、P₁₁置零。

1、首先由P₁₀口输出高电平，同时内部时钟开始计时，打开INT₀口，左探头便发射一段超声波，并由左边的探头接收，由于左边没有障碍物，经6ms后，停止计时，计时器复位，关闭INT₀，存储器RAM₁置最大值。

2、仍由P₁₀输出高电平，内部时钟开始计时，同时打开INT₁，左探头继续发射一段超声波，由右探头的T′₂接收，由于中间有障碍物，T′₂收到回波，X₁输出高电平脉冲，送入INT₁，CPU指令停止计时，并将这个时钟值乘以波速340m/S，再除以2即为探测头距障碍物的距离，并将这个值存入存储器RAM₂。

3、最后，由P₁₁输出高电平，内部时钟计时，打开INT₁，右边探头便发射一段超声波，并由右边探头接收，由于右边没有障碍物，经60ms后，停止计时，计时器复位，关闭IN T₁，存储器RAM₃置最大值。

4、CPU将RAM₁、RAM₂、RAM₃的三个存储值作大小比较，挑出最小的一个从T_XD、R_XD口输出送入A₁、A₂显示距离，方位显示信号则从P₁₂—P₁₄口输出送入方位显示器，G₇—G₉的输入端，由D₁、D₂、D₃发光显示方位，因为存储器RAM₁、RAM₂、RAM₃与方位显示器的D₁(左)、D₂(中)、D₃(右)相对应，本例中R₂的值最小，所以显示中间方位有障碍物的发光二极管D₂亮。此后又重复1、2、3步骤。

Claims (1)

1、一种汽车后方障碍探测仪，它包括微处理器、距离显示器和方位显示器，其特征在于，它还包括：安装在汽车尾部的左、右两个探测头，探测头的超声波传感器受控发射控制端X₁₀、X₁₁和接收输出端X₀、X₁分别与装在驾驶室内的微处理器的P₁₀、P₁₁和INT₀、INT₁口相连接，距离显示器和方位显示器的输入端分别连接微处理器的T_XD、R_XD和P₁₂～P₁₄接口。

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