專利名稱：一種用于汽車倒車的超聲波測距系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測距系統(tǒng)，特別是一種測距范圍大、電路簡單的新型超聲波測距系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在汽車倒車時，需要非接觸測距的方法激光紅外線和超聲波是非接觸測距中較常采用的測量介質(zhì)激光測距雖然測距精度高，操作簡單，但是受環(huán)境的影響比較大，且系統(tǒng)檢測不易維護(hù)，價(jià)格也比較昂貴紅外測距易受環(huán)境光照度和光線色彩的影響，而且測量精度不高。相比較前兩者，超聲波是機(jī)械波，具有不受光線影響，不受電磁干擾，成本低等特點(diǎn)，能夠定點(diǎn)和連續(xù)測量物位，在有灰塵煙霧有腐蝕等惡劣環(huán)境下具有較好的適應(yīng)能力，廣泛應(yīng)用于物位測量機(jī)械手控制倒車?yán)走_(dá)機(jī)器人避障以及其他一些工業(yè)現(xiàn)場等方面。因此，近些年來，人們對超聲測距進(jìn)行了很多的探討和研究。但是，目前所研究的超聲波測距傳感器測距范圍普遍較小，線性度和重復(fù)性較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明 要解決的技術(shù)問題是提供一種在保證線性度和重復(fù)性的前提下，測量范圍較大的用于汽車倒車的超聲波測距系統(tǒng)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了一種用于汽車倒車的超聲波測距系統(tǒng)，包括單片機(jī)、超聲波發(fā)射與接收電路、溫度補(bǔ)償電路和顯示模塊，所述超聲波發(fā)射與接收電路由反激交換器驅(qū)動電路、超聲波換能器電路和集成電路組成；所述超聲波發(fā)射與接收電路、溫度補(bǔ)償電路和顯示模塊分別與單片機(jī)連接。進(jìn)一步地，所述集成電路采用PW0268。該用于汽車倒車的超聲波測距系統(tǒng)采用反激變換器不僅將發(fā)射超聲波的功率大幅度提高，而且有利于回波信號的判斷和接收，提高了測距系統(tǒng)的靈敏度和準(zhǔn)確性。接收超聲波時使用，PW0268內(nèi)集成的時控增益放大器補(bǔ)償了信號在波程中的幅值衰減，準(zhǔn)確獲得了回波信號，進(jìn)而測算出了距離值。經(jīng)過測試，該測距系統(tǒng)不僅測量方法簡單，電路結(jié)構(gòu)清晰，成本較低，而且測距性能優(yōu)良，可應(yīng)用于工業(yè)非接觸測距等場所。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示為用于汽車倒車的超聲波測距系統(tǒng)框圖，該超聲波測距系統(tǒng)的主控部分是C8051F320單片機(jī)，它是完全集成的混合信號片上系統(tǒng)型微處理器，具有高達(dá)25MIPS的高速流水線結(jié)構(gòu)的微控制器內(nèi)核，擁有全速非侵入式的在系統(tǒng)調(diào)試接口。在超聲波測距系統(tǒng)中采用這款微處理器的主要原因是它具有5個捕捉/比較模塊和具有看門狗定時器功能的可編程計(jì)數(shù)器/定時器陣列，這不僅使測算回波時間非常方便和準(zhǔn)確，而且可以同時控制5個超聲波測距模塊工作。該超聲波測距系統(tǒng)的發(fā)射與接收部分主要是由反激變換器和專用集成電路PW0268構(gòu)成的。反激變換器相對于正激式的變換器的主要優(yōu)點(diǎn)是不需要輸出濾波電感，這一點(diǎn)對減小變換器體積，降低成本很重要。PW0268是超聲波測距的專用集成電路，片內(nèi)有兩組可調(diào)式RC振蕩器,一個是系統(tǒng)參考時基，另一個是超聲波振蕩頻率。超聲波RC振蕩器具有自動變頻的功能，可以修正因溫度而造成換能器諧振頻率的飄移。片內(nèi)還集成了一個32階增益的時控放大器，它可以方便的補(bǔ)償超聲波在波程中幅值的衰減。PW0268還內(nèi)置一個僅需外加少量電阻及電容組成的帶通濾波器，以及一個高速比較器，可將放大后的回波信號轉(zhuǎn)換成微處理器可處理的TTL數(shù)字信號
另外，由于集成了環(huán)境溫度補(bǔ)償和IXD顯示電路，該測距系統(tǒng)還具有聲速實(shí)時補(bǔ)償，測量結(jié)果實(shí)時顯示等功能。超聲波的發(fā)射與接收電路是該超聲波測距系統(tǒng)的核心電路，主要包括反激變換器驅(qū)動換能器電路和PW0268外圍電路。該超聲波測距系統(tǒng)的超聲波發(fā)射電路中借鑒了開關(guān)電源中常用的反激變換器，對超聲波驅(qū)動的電壓信號進(jìn)行了大幅度的抬升，使發(fā)出的超聲波信號足夠強(qiáng)以有利于回波信號的準(zhǔn)確判斷。該超聲波測距系統(tǒng)中PW0268的最大優(yōu)勢是其內(nèi)部集成了時控放大器，其增益是以220/F為步進(jìn)遞增的，其中F是指PW0268的系統(tǒng)時鐘頻率，它是根據(jù)所要測量的最大距離計(jì)算得出的。對于最大測量距離為5m的測距系統(tǒng)而言，在發(fā)出脈沖串后，時控放大器的增益會每過0.92ms步進(jìn)I個臺階,進(jìn)而補(bǔ)償超聲波在波程中幅值的衰減。為標(biāo)定該超聲波測距系統(tǒng)測量精度，使用硬平木板作障礙物進(jìn)行測量，并用鋼卷尺測量實(shí)際距離作為 標(biāo)準(zhǔn)值。經(jīng)過測試驗(yàn)證，該超聲波測距系統(tǒng)測量盲區(qū)約為300mm，在(500 5000)mm范 圍內(nèi)對系統(tǒng)進(jìn)行了 2次正反行程的標(biāo)定實(shí)驗(yàn)，并對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析和計(jì)算，測試數(shù)據(jù)如下表所示。由此計(jì)算出該測距系統(tǒng)靜態(tài)特征指標(biāo)，線性度為0.11%，重復(fù)性為0.15%，遲滯為0.10%。正反行程實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表mm
權(quán)利要求
1.一種用于汽車倒車的超聲波測距系統(tǒng)，其特征在于，包括單片機(jī)、超聲波發(fā)射與接收電路、溫度補(bǔ)償電路和顯示模塊，所述超聲波發(fā)射與接收電路由反激交換器驅(qū)動電路、超聲波換能器電路和集成電路組成；所述超聲波發(fā)射與接收電路、溫度補(bǔ)償電路和顯示模塊分別與單片機(jī)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的用于汽車倒車的超聲波測距系統(tǒng)，其特征在于:所述集成電路采用 PW 0268。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于汽車倒車的超聲波測距系統(tǒng)，該超聲波測距系統(tǒng)采用反激變換器不僅將發(fā)射超聲波的功率大幅度提高，而且有利于回波信號的判斷和接收，提高了測距系統(tǒng)的靈敏度和準(zhǔn)確性；接收超聲波時使用PW0268內(nèi)集成的時控增益放大器補(bǔ)償信號在波程中的幅值衰減，準(zhǔn)確獲得了回波信號，進(jìn)而測算出了距離值。
文檔編號G01S15/08GK103235311SQ20131010787
公開日2013年8月7日 申請日期2013年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月31日
發(fā)明者林敏 申請人:四川航達(dá)機(jī)電技術(shù)開發(fā)服務(wù)中心