MAX7456在可視倒車雷達中的應用

2．1 超聲波測距原理
考慮到汽車周圍環(huán)境復雜、輔助倒車系統(tǒng)所需測量距離短及成本限制等原因，目前倒車雷達大都采用超聲波進行測距。其基本原理是利用單片機控制超聲波探頭向車后發(fā)射一串超聲波脈沖，然后測量該脈沖遇到障礙物后返回的時間t，在已知聲波在空氣中傳播速度v時，根據(jù)公式：

即可計算出車尾到障礙物之間的距離。通常聲波在空氣中的傳播速度受氣溫的影響較大，因此必需對氣溫進行測量，然后根據(jù)聲波在空氣中的傳播速度公式：

進行修正，這樣才能得到較準確的距離值。在單片機控制系統(tǒng)中，因為要兼顧運算速度和測量精度的關系，常使用式(2)的近似表達式

進行運算，這樣就得到超聲波倒車雷達的距離測量公式：

由該公式可計算出車尾到障礙物之間的距離。
2．2 測距電路
根據(jù)車載超聲波雷達的工作特點及工作環(huán)境的要求，超聲波測距電路在設計時必需遵循以下原則：1)考慮到車載環(huán)境惡劣及布線方便，超聲波探頭必需選用全密封防水、防振型收發(fā)兩用專用探頭；2)超聲波探頭通常使用壓電陶瓷材料，其諧振頻率為40 kHz，且起動時有一定的惰性，因此不能采用單脈沖驅動，必須采用10～20個群脈沖驅動才能取得較好效果；3)由于超聲波基本沿直線傳播，單個探頭探測范圍有限，通常需要3～4個探頭才能完全覆蓋車尾。根據(jù)以上原則所設計的超聲波測距電路如圖3所示。

測距電路分發(fā)射和接收2部分，發(fā)射部分由SN7414、模擬電子開關HC4052的Y通道驅動4路超聲波探頭(圖3中僅畫出了其中一路)。超聲波探頭U3采用車用全密封防水、防振型收發(fā)兩用探頭，該探頭的工作電壓為120 V左右。為使其能夠正常工作，設計了由VQ1、T1、C2和VD3組成的驅動器。VQ1工作在開關狀態(tài)，T1為變比1：10的升壓變壓器，用于將12 V的驅動電壓升壓到120 V，VD3為C2提供放電通路。為防止在發(fā)射超聲波時的高電壓通過接收回路C1回串，燒毀HC4052模擬電子開關，在接收回路的輸入端接入由R2、VD1和VD2組成的保護電路，將輸入C4052的信號箝位在0．7 V。由于超聲波探頭接收到的正常回波信號通常只有幾十毫伏，因此保護電路對回波信號無影響。
超聲波測量采用循環(huán)工作方式，四路探頭的選擇由單片機通過P1．5、P1．6引腳控制HC4052來完成；測距時由單片機內部計數(shù)器控制，產生12個頻率為40 kHz，占空比為50％的脈沖信號，由P1．7引腳發(fā)出，通過發(fā)射電路送到選定的超聲波探頭中。
接收回路由超聲波探頭U3、HC4052的X通道和UPC2800構成。UPC2800為紅外接收器專用IC，內部集成有前置放大器、ABLC控制器、限幅放大器、帶通濾波器、檢波器和輸出整形電路。其帶通濾波器的中心頻率可在30～80 kHz之間調整，正好覆蓋40 kHz的超聲波應用頻率，因此本電路中用它完成對回波信號的放大、整形及檢波。UPC2800的8引腳為信號輸入腳。7引腳為前置放大器增益調整腳，其外接電阻可根據(jù)增益要求在0～1kΩ之間調整，串接的0．1μF電容用于隔直；3引腳為內部電源濾波電容接入腳，典型值為47μF；4引腳為內部帶通濾波器中心頻率調整腳，當外接電阻值為123 kΩ時，濾波器的中心頻率為40kHz；6引腳為檢波器濾波電容連接端子，其外接濾波電容典型值為O．1μF。檢波完成后的脈沖信號由2引腳輸出，送單片機的P3．2用作中斷控制信號。