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图1：为超声波传感器系统工作程式示意图
图2：为倒车障碍物检测系统超声波传感器（换能器）反射方式示意图
超声波传感器系统构成与工作程式
传感器系统由发送传感器(或称超声波发送器)、接收传感器(或称超声波接收器)、控制部分与电源部分组成。发送器传感器由发送器与使用直径为15mm左右的陶瓷振子换能器组成，换能器的作用是将陶瓷振子的电振动能量转换成超声波能量并向空中辐射；而接收传感器由陶瓷振子换能器与放大电路组成，换能器接收
超声波产生机械振动，将其变换成电能量，作为传感器接收器的输出www.cechina.cn，从而对发送的超声波进行检测。而实际使用中，用发送传感器的陶瓷振子的也可以用做接收器传感器社的陶瓷振子。控制部分主要对发送器发出的脉冲链频率、占空比及稀疏调制和计数及探测距离等进行控制。超声波传感器的电源(或称信号源)可用DC12V±10%或24V±10%。
图3：为用微控制器PIC18F8490作为主控制器（IC1）
与发送超声传感器和接收超声传感器及LED 显示器
等组成倒车障碍检测系统设计总框示意图
根据超声波传感器等效电路与阻抗特性可知，对发送传感器而言，工作于串联谐振，即谐振频率fr处阻抗Zr最低，故能供给最大功率，可以用较大振动传感器；而对接收传感器而言，工作于并联谐振控制工程网版权所有，即谐振频率fα处阻抗Zα最高，难以提供大功率，但阻抗Zα高就能得到较大振幅信号，所以fα处用作传感器其灵敏度高。
倒车检测障碍系统超声换能器的工作方式为反射式，即发送传感器换能器发射40KHz频率的超声波，遇到障碍后反射被接收传感器的换能器接收并转换成电信号，见图2所示。其传播介质为空气。
基于单片机技术的倒车障碍检测系统设计方案
图3为汽车倒车障碍检测系统设计方案框图。
设计方案包括：IC1主控器-为用Microchip的PIC l8F8490微控制器作为汽车倒车障碍检测系统的主控器、发送部份(即发送超声波传感器)与接收部份(即接收超声波传感器)、温度传感器(TC1047A)、通信接口RS-232驱动器以及与LCD或LED显示器等外围电路组成。
微控制器是倒车检测系统的核心。而Microchip的PIC l8F8490单片机非常适合于汽车车身控制。因它是一种有LCD驱动控制模块功能的闪存和电源管理的单片机www.cechina.cn，即运行速率为10MIPS-10百万指令每秒(MIPS)，16KB闪存存储器、768字节RAM，具有一个LCD控制器、两个PWM、两个比较器和四个定时器，见图3中间IC1所示。它是倒车检测超声波传感器应用的高集成解决方案的主控部分。该微控制器采用纳瓦技术，实现电源管理功能，可以显著提高功效和系统可靠性，可满足包括在休眠模式下驱动LCD显示在内的低功耗设计要求。其系列产品可针对不同的嵌入式控制应用提供高达192段LCD的驱动，备有各种封装尺寸和集成特性。
发送器可以在1mS期间发送40KHz的脉冲方波。为了产生发射脉冲链，可以采用一个驱动器，以驱动超声换能器。其驱动器是Microchip的TCl428 MOSFET驱动器（图3左侧所示）。因为实际超声波传感器特性的标准频率均为40KHz，这样发送器发送的40KHz脉冲方波链尽管是一个通用发送频率，但并非超声频率固定不变，而是可以根据盲区范围及障碍物远近做出选择，标准频率(或称中心频率)愈高测距越短，而分辨率越高，常见超波传感器标准频率有30KHz、4KHz、75KHz等。
当发送器发送第一个脉冲定时器1开始计数。由于要求脉冲链的电压振幅比系统电压(+5V)高(这是由换能器所需信号源决定的)，所以这个发送器部分应含有一个升压电
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基于微控制器超声波技术的倒车障碍检测系统
作者：吴康 艾伦电气自动化技术有限公司2007.09.10阅读 3145
倒车障碍检测系统所采用的超声波传感器技术可以探测到附近的障碍物，为驾驶员提供倒车警告和辅助泊车功能，其原理是利用超声波探测倒车路径上或附近存在的任何障碍物，并及时发出警告。所设计的检测系统可以同时提供声光并茂的听觉和视觉警告，表示盲区内障碍物的距离和方向。这样，在狭窄的地方不管是泊车还是开车，借助倒车障碍报警检测系统，驾驶员心理压力就会减少，并可以游刃有余地采取必要的动作。而这种PIC l8F8490单片机(微控制器)与超声波传感器很便宜，并且可以用在众多车型上。
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