设计方案包括:IC1主控器-为用Microchip的PICl8F8490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PICl8F8490微控制器它非常适合于汽车车身控制这类应用。因它是一种有片上LCD驱动控制模块功能的闪存、电源管理的单片机,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。因此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***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。
发送器部分的控制
发送器是以每秒4-5次比率,在1mS期间发送40KHz脉冲方波,为了产***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TCl428MOSFET驱动器见图3左侧所示。因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,可以根据盲区范围及障碍物远近作出选择,标准频率(或称中心频率)愈高测距越短,而分辩率越高,常见超波传感器标准频率有30KHz、4KHz、75KHz等.
当发送器发送***个脉冲的上升沿时刻定时器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路。这儿采用一种简单的有效升高电压的方式,即使用Microchip的MCPl650升压DC/DC控制器，它只需要一个电容、一个电感和两个电阻就可以轻松选择需要的输出电压。主控器IC1中PWM1(脉宽调制器)的作用是调节升压电路的输出电压为一恒定值。
***部分的控制
***部分包括一个超声波接收换能器、放大器、滤波器和一个比较器见图3左侧下所示。接收换能器的输出是一个低振幅正弦波，其频率与发射脉冲链频率相同。为了对换能器输出的信号进行放大，可采用Microchip的MCP6293运算放大器。这个运算放大器的特点是，虽然封装较小，但却拥有10MHz的带宽和引脚可选的低功耗模式。可将输出信号传送LC带通滤波器电路(又称振幅探测电路),该带通滤波器的中心频率(标准频率)与***的标准频
率40KHz相同.这个振幅探测电路的作用是将接收到的脉冲转换为一个平滑、完整的波形,其高频噪声被过滤掉，这样一个被探测到的信号就形成了。然后这个信号被传送到比较器与衰减电压进行比较.需要说明的是,该比较器的参考电压是一个衰减电压(由RC阻容电路产生)，这样该衰减参考就会随时间不断衰减接收到的信号.直至小于一个预先设定的距离值时,则定时器1仃止计数.
超声波传感器的选择与参数
可选用国产T***0-167R系列或MA40S2S(发送传感器)、MA40S2R(接收传感器)超声波传感器.其主要参数为(以T***0-167R为例):标准频率40&plu***n;0.1KHz;灵敏度(dB)≥-68;声压(dB)≥114;方向角(度)60;静电容量/pf-2500;工作温度(℃)-20℃--+70℃;有效距离≥15M,反射接收有效距离为4M-7M.
关于对倒车障碍物的探测距离计算显示
捡测系统在探测到障碍物时向驾驶员发出警告,而新型汽车倒车障碍检测系统可以根据实际使用环境采用多套发送与接收超声波传感器来扩大探测范围，从而提高对障碍物的正确度,即将距离***近的障碍物探测到并作出显示,故该倒车障碍物捡测系统的LCD或LED显示器显示出的数字是***近障碍物的距离。
超声波测量距离的计算方法
超声波是以脉冲串的形式向外发送的，脉冲频率即中心频率(或称标准频率)。PICl8F8490主控器的定时器1(见图3的IC1内所示)从发射***个脉冲的上升沿时刻开始计数，直到主控器收到不断衰减的接收信号小于设定值(即当距离小于一个预先设定值)时定时器1停止计数。因此，所测量出的时间间隔(发射信号和接收到的反射信号之间的时间差)△t乘以声速就等于被测距离L的两倍(2△L)。若超声波在温度T时的传播速度为V，则微控制器就可以计算出汽车和障碍物之间的距离,其计算被测距离的公式为：
超声波测量距离的计算方法
为此，只要当距离小于一个预先设定值时，非但有显示而且就会发出声光报警信号。
有关提高倒车检测系统性能与精度的解决
换能器选择与安装
根据所需要的精度、距离和系统成本，有几种不同的实施方案可供选择。换能器的频率和功率越大，精度就越高。换能器频率越高，其体积越小，也就使得系统可以更简便地安装到汽车上。频率低的换能器也有好处，其探测范围更大，更容易探测到换能器周围的物体。一种可降低干扰的廉价技术是，在接收换能器周围加一根3厘米的管子，这样就可以集中接收有效信号,并增加方向性。
影响系统性能下降的一个重要因素是，在***和扬声器之间的串扰。只有发射脉冲在接收换能器中的作用彻底消失，接收信号才能被探测到。在这两个组件之间尽可能减少机械耦合很重要。可采用的技术是，将每个换能器安装在不同的PCB上。如果它们共用一个基板，可以在换能器后面放一块薄的泡沫塑料。如果发射-接收运用单换能器解决方案，那么应该通过软件在发射之后和启用接收部分之前设置一个足够长的延迟。应该避免给换能器增加任何保护涂层。所有这些技术都能改进超声系统的性能
关于系统精度的提高
温度传感器消除该项误差，由于当环境温度发生变化时超声波的传播速度也随之改变，这将会引起测距误差。利用温度传感器TCl047A测量空气温度再送主控器
中的A/D转换器进行温度补偿，即可消除该项误差。
改善***LC带通滤波器效果，可以增加信号保真度和系统精度。反射信号的额外增益级对增加探测范围和提高精度也有帮助。
结束语
上述类型的汽车倒车障碍检测系统设计方案是微控制器和超声波传感器相结合的应用技术,是提高驾驶安全与体验的一个解决方案。由于系统可以识别驾驶盲区内的障碍物，司机驾驶起来会更加得心应手。
通过方案比较,该基于微控制器技术倒车障碍物捡测系统比单纯用硬件电路系统(例内置有发送接收电路的LM1812芯片及外围电路组成的捡测系统)要方便灵活得多,因为可用充分发挥软件技术的优势,既可根据运行与泊车环境需要增加功能又替代很多硬件电路,使倒车障碍物捡测系统更可靠准确.
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