前言

    現(xiàn)在，人們在享受駕駛樂趣的同時，更加注重的是汽車的安全性，許多"追尾"事故都與車距保持不當有關。為了解決能見度較低情況下的安全問題，我們基于超聲波測距的原理，采用SPT-K控制器設計了一套系統(tǒng)，實現(xiàn)在行駛過程中，一旦出現(xiàn)前后車距小于安全距離、對人車安全構成威脅時，車輛自動報警、自動剎車的功能，起到減少交通事故發(fā)生的目的。

    1、超聲波測距原理

    人能聽到的聲音頻率為：20Hz~20kHz，即為可聽聲波，超出此頻率范圍的聲音，即20Hz以下的聲音稱為低頻聲波，20kHz以上的聲音稱為超聲波。超聲波為直線傳播方式，頻率越高，繞射能力越弱，但反射能力越強。為此，利用超聲波的這種性能就可制成超聲波傳感器。另外，超聲波在空氣中的傳播速度較慢，為340m／s，這就使得超聲波傳感器使用變得非常簡單。我們選用壓電式超聲波傳感器。它的探頭常用材料是壓電晶體和壓電陶瓷，是利用壓電材料的壓電效應來工作的。逆壓電效應將高頻電振動轉換成高頻機械振動，從而產生超聲波，可作為發(fā)射探頭；而利用正壓電效應，將超聲振動波轉換成電信號，可作為接收探頭。

    由圖一可知被測距離：
          
          
          
    2、SPT-K控制器的功能特點

    由于汽車工作的環(huán)境十分惡劣，對硬件的穩(wěn)定性、可靠性要求很高，同時考慮到裝置的可擴展性，我們選用上海派恩科技有限公司代理的從芬蘭原裝進口的嵌入式系統(tǒng)SPT-K控制器。該控制器能夠在長期惡劣環(huán)境(高振動沖擊、低溫、高溫、溫度變化劇烈和高濕度等)下工作，是一種集可編程邏輯控制器、比例放大器、模擬量輸入A／D模塊、繼電器輸出功能于一身的高性能機械專用控制器。

    SPT-K控制器具有如下特點：

    l、取代了傳統(tǒng)電液控制的比例放大器／電路，可同時驅動12片電液比例閥，在液壓系統(tǒng)的設計成本上有絕對的優(yōu)勢。

    2、具有大電流輸出端口(0~3A)，取代了傳統(tǒng)電路中的繼電器。

    3、控制器的模擬量輸入端口具備了不同信號的處理能力，不論是電阻信號還是電流信號或是電壓信號都可以進行采集并使用軟件編程進行設定。

    4、控制器的邏輯控制功能可以很輕松的完成以前用各種繼電器和模塊很難解決的邏輯運算及數(shù)學運算。

    5、控制器內部采用數(shù)個16位高性能微處理器以及大容量的內存空間使其具有極強的數(shù)字處理能力，可以完成很多以前必須由電腦高級語言來編程的復雜算法，如直行糾偏多PID控制、發(fā)動機油泵復合控制、姿態(tài)模糊控制、自動駕駛等等。

    6、控制器是基于CANBUS,總線開發(fā)的產品，當系統(tǒng)節(jié)點較多或信號傳輸距離較遠時可以使用不止一個控制器組網(wǎng)，節(jié)省接線、提高可靠性、并且靈活性和可擴展性大大加強。

    由上述的特點可見：在超聲波汽車自動剎車系統(tǒng)中使用SPT-K控制器，簡化了系統(tǒng)電路，方便了設計和維修。并且，SPT-K控制器硬件的可靠性遠優(yōu)于同類產品，使得無論在東北雪原極寒，還是在東南亞熱帶雨林中，都具備極高的可靠性，故障率大幅降低。

    3、系統(tǒng)整體設計

    3．1系統(tǒng)硬件框圖

    整個系統(tǒng)的硬件框圖如圖二所示。構成超聲測距系統(tǒng)的電路功能模塊包括發(fā)射電路、接收電路、鍵盤顯示電路、核心功能模塊SPT-K控制器及一些輔助電路。采取收發(fā)分離方式有兩個好處：一是收發(fā)信號不會混疊，接收探頭所接收到的純?yōu)榉瓷湫盘枺欢菍⒔邮仗筋^放置在合適位置，可以避免超聲波在物體表面反射時造成的各種損失和干擾，提高系統(tǒng)的可靠性。
              
    

    3．2系統(tǒng)軟件設計

    SPT-K控制器使用歐洲通用IECll31-1語言編程，多種語言編程可選，簡單易學，可讀性強，可現(xiàn)場無數(shù)次FLASHING下載程序，改變程序通過EPROM參數(shù)無須重新下載或修改程序，通常使用裝車的顯示器完成，非常方便。

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