汽车倒车雷达

汽车倒车雷达 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 汽车倒车雷达 目录 1 设计要求 2系统概述 3单元电路的设计与分析 3.1 发送电路 3.2 接收电路 3.3 控制电路 3.4 显示电路 4调试 4.1 单元电路的调试 4.2系统整体调试 5 设计小结 5.1 设计任务的完成情况 5.2 问及改进 5.3 体会 附录A 系统电路原理图 附录B 实物图 附录C 元器件 一、 设计要求 基本要求:(同时希望同学们针对此次设计内容有针对性的复习相关的课程知识) 1、 2、 3、 具有连续测量功能; 测量范围4cm――40cm，采用3位数—————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 码管显示; 测量误差<?3mm。 发挥部分: 4、 5、 6、 7、 测量范围3cm――60cm; 测量误差<?2mm; 增加手动测距功能即按一次按钮测量一次距离; *考虑空气温度对超声波在空气中传播速度影响，设计温度校准电路并予以实施; 二、 系统概述 1.超声波测距理论依据 超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s(约14OC时340m/s;注:温度效应，C,331.5，0.607t，t,摄氏温度值)，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即:s=340t/2，这就是所谓的时间差测距法。 - 1 - 图1:超声波测距原理框图 2、总体设计思路 如图1所示测距电路由逻辑控制电路、发射电路、接收电路、计数显示电路、标准振荡电路5个部分组成。逻辑控制电路应具有以下过程的控制功能。 图2:测距仪工作时序图 —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 测距工作过程:a点:控制电路启动发射，同时清零计数器开始计数; b段:计数器计数，超声波在空气中传播，未被反射到接收头; c点:超声波反射到接收头，控制电路停止计数且保持计数值; d段:保持显示被测量的数值。(d段的时间可以是0.5s—1s)。 三、单元电路的设计与分析 1、发送电路 发射电路如图3所示包括40KHz振荡电路、控制电路、功率驱动电 - 2 - 路、升压电路和发射头组成。CD4069(U1A)、40KHz的晶振(Y1)、两个磁片100PF电容(C9、C10)及10M电阻R19构成晶体振荡电路，提供稳定的40KHz频率的振荡源。功率驱动部分采用3个并联的非门提高输出电流驱动Q4和Q5组成的推挽电路，推挽电路通过C12耦合到自耦升压变压器T1,T1驱动超声波发射头发射40KHz超声波。启动发射端(二级管阴极)高电平时发射，低电平时停止发射，接控制电路的启动输出端。 图3:发射电路图 1、 接收电路 图 4:接收电路 - 3 - 接收电路通过两级由TL082构成的反相放大电路，输出接控制电路输入端告诉控制电路已接收到超声波停止计数并保持显示，其中—————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ R4、R7构成的直流分压电路给控制电路的CD40106提供带有一定直流分量的高电平，提高接收灵敏度。 3.控制电路 逻辑控制电路包含，连续测量振荡时基电路(U2A构成的振荡器约为1s)，通过RC构成的微分电路，在U2A—2脚下降沿时U2B—4脚产生高电平脉冲，启动发射、清零计数器、复位D触发器(CD4013),开始计数。当接收到信号时接收输入端(SET)出现低电平通过CD40106取反输出高电平使D触发器置位，锁存计数器显示得到测量值。其中D2、R28、C14、U2C和D3构成的延时电路屏蔽接收端一定时间，避免发射超声波时未经过障碍物而直接从发射头发射超声波到接收头造成的无法测量距离。 4.显示电路 如图5显示电路由共阳数码管、7段译码器CD4543和3位BCD码计 - 4 - 数器MC14553构成，具体工作原理看附件器件部分。 计数源由CD40106、C11、R8和RP1构成的振荡器提供，调节RP1使振荡器输出频率为17KHz。 图5:显示和计数电路 4、 控制电路 逻辑控制电路包含，连续测量振荡时基电路(U2A构成的振荡器约为1s)，通过RC构成的微分电路，在U2A—2脚下降沿时U2B—4脚产生高电平脉冲，启动发射、清零计数器、复位D触发器(CD4013),—————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 开始计数。当接收到信号时接收输入端(SET)出现低电平通过CD40106取反输出高电平使D触发器置位，锁存计数器显示得到测量值。其中D2、R28、C14、U2C和D3构成的延时电路屏蔽接收端一定时间，避免发射超声波时未经过障碍物而直接从发射头发射超声波到接收头造成的无法测量距离。 - 5 - 图6:逻辑控制电路 四(调试 1( 单元电路的调试 发射电路中的发射头与地之间信号是4KHZ的方波，查看各单元电路的焊接点有无虚焊，用万用表查测。调试控制显示模块时看看，否有振荡信号，再调节电位器，使振荡信号的f=17kHz。接下来是控制电路，先测CD40106的2脚的振荡信号，f=2Hz的一个振荡波形，3脚测到的是应该为一个振荡信号的微分信号，一个有正负脉冲的波形，通过一个反相器，应该是在4脚得到一个有正脉冲的信号。再经过一段延时电路，观察波形。几个点的波形图如仿真波形图所示。 其实每个单元电路比较容易调试，但是调试的过程中还是碰到了一些问题，比如说，经过放大器后，信号应放大100倍，但实际电路没有这么理想的效果的 2(系统整体调试 在所有单元电路都正常的情况下，把所有的单元电路都连接起来，并且共地，看是否能正常工作。 —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ - 6 - 五(设计小结 1(设计任务的完成情况 各单元电路五问题，调试基本正常，实验结果明显，测量范围在16厘米， 2(问题及改进 将两个超声波接受器的距离调近，实验效果比较明显，要注意电路板原先的板路连接，要注意焊接，仔细排版可以节省很多连线 3(心得体会 这个实验虽然只有1周，但是包含了很多东西。我十分懊恼自己有一身的理论知识却还是焊接处这么差的效果，所以我觉得这次的实验是很必要的，对于我们这些学了很多理论知识的学生来说是很有帮助的，它使得我们看到了自己的差距和经验的不足，以后需要勤奋的学习的同时多注重实际的运用，这样才应该是全面实际的应用型人才～ - 7 - 系统电路原理图: 实物图: - 8 - 附录3:器件清单 - 9 - ——————————————————————————————————————