一种基于超声波的绕车检测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于超声波的绕车检测系统，包括有超声波发送电路、超声波接收电路、中央处理单元以及电源电路，所述的超声波发送电路的控制端连接中央处理单元的信号输出端，所述的超声波接收电路的信号输出端连接中央处理单元的信号输入端，所述的电源电路为各个电路供电。本实用新利用超声波来进行检测，不需要手动接触，扫描周期时间短，相同时间内检测次数更多，可靠性更高。
【专利说明】一种基于超声波的绕车检测系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于机动车道路驾考【技术领域】，尤其涉及一种基于超声波的绕车检测系统。
【背景技术】
[0002]根据公安部111号令关于机动车道路驾驶技能考试技术的评判标准，上车准备考试前需绕车一周检查车辆外观以及安全状况。为了防止车子周围有可能出现的不安全因素，如有障碍物或动物行人靠近等，以确保行车安全。因为当人上车后会出现一定范围的盲区，上车前检查有助于安全启动。传统情况下，在车身四周安装多个按钮开关，通过考生顺序按下按钮以检测判断是否完成了绕车一周。这种属于接触式按钮的检测方式，存在着接触不良、寿命有限的缺点，由于安装位置过低，使按钮接触不便；同时接触式按钮的检测方式的外观不够新颖漂亮。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的是提供一种基于超声波的绕车检测系统，无需手动接触，可靠性好，安装及维护方便。
[0004]为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是:
[0005]一种基于超声波的绕车检测系统，包括有超声波发送电路、超声波接收电路、中央处理单元以及电源电路，所述的超声波发送电路的控制端连接中央处理单元的信号输出端，所述的超声波接收电路的信号输出端连接中央处理单元的信号输入端，所述的电源电路为各个电路供电。
[0006]所述的超声波发送电路包括有超声波探头、中周、三极管、电容，三极管的基极即超声波发送电路的控制端，三极管的发射极接地，集电极连接中周的初级一端，初级另一端通过电容接地，由电阻和二极管构成的释放电路与中周的初级两端连接；中周的次级第一端接地，第二端连接超声波探头。
[0007]所述的超声波接收电路包括有接收芯片、接收芯片的第一端连接超声波探头，接收芯片的第一端还通过稳压二极管接地，接收芯片的第二端连接RC串联网络后接地；第三端连接检波电容后接地；第四端接地；第五端连接电源；第六端连接积分电容后接地；第七端连接中央处理单元的信号输入端，第八端连接电源。
[0008]所述的超声波发送电路的控制端通过施密特反相器连接中央处理单元的信号输出端；所述的接收芯片第七端通过施密特反相器连接中央处理单元的信号输入端。
[0009]还包括有温度测量电路，温度测量电路的信号输出端连接中央处理单元的信号输入端。
[0010]所述的电源电路包括有滤波电路、稳压芯片、电压转换芯片，输入电源通过防反接二极管连接滤波电路，滤波电路的输出端连接稳压芯片，稳压芯片的输出端输出5V电源，5V电源输入电压转换芯片，电压转换芯片的输出端输出3.3V电源
[0011]所述的稳压芯片的输出端通过另一滤波电路输出5V电源。
[0012]输出的5V电源连接有电阻电路，此电阻电路由两个电阻串接而成，两个电阻的连接点连接中央处理单元的输入端。
[0013]输出的3.3V电源连接有电阻电路，此电阻电路由两个电阻串接而成，两个电阻的连接点连接中央处理单元的输入端。
[0014]所述的中央处理单元的通信端连接有通信接口电路。
[0015]本实用新型具有的优点是:本实用新利用超声波来进行检测，不需要手动接触，扫描周期时间短，相同时间内检测次数更多，可靠性更高；可支持6个超声波探头同时工作，互相独立，互不影响。
[0016]使用超声波检测的同时加入了温度测量电路，使距离检测准确度更高。
[0017]本实用新型安装及维护方便，解决了科目三考试中绕车检测的非接触式、自动化。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型中超声波发送和接收的电路原理图；
[0019]图2是本实用新型中电源电路的原理图；
[0020]图3是本实用新型中中央处理单元的原理图。
【具体实施方式】
[0021]本实用新型公开了一种基于超声波的绕车检测系统，包括有超声波发送电路、超声波接收电路、中央处理单元以及电源电路，所述的超声波发送电路的控制端连接中央处理单元的信号输出端，所述的超声波接收电路的信号输出端连接中央处理单元的信号输入端，所述的电源电路为各个电路供电；除了上述电路外，还包括有温度测量电路，温度测量电路的信号输出端连接中央处理单元的信号输入端；所述的中央处理单元的通信端连接有通信接口电路。
[0022]本实施例中所述的超声波发送电路和接收电路均有六路，结构均相同，在此以第一路为例进行说明。如图1所示，所述的超声波发送电路包括有超声波探头CSl(XH2.54-2PL)、中周B1、三极管N1、电容Cl，三极管NI的基极通过电阻R9、R13接地，基极还通过电阻R9连接施密特反相器Ul 1C，施密特反相器UllC另一端连接中央处理单元UlO的信号输出端；三极管NI的发射极接地，集电极连接中周BI的初级一端，初级另一端通过电容C1、R13接地，由电阻R4和二极管Dl构成的释放电路与中周BI的初级两端连接；中周BI的次级第一端接地，第二端连接超声波探头CS1，超声波探头CSl的两端并联有电阻R7。所述的超声波接收电路包括有接收芯片Ul (CX20106A)、接收芯片Ul的第一端通过电阻R5连接超声波探头，接收芯片Ul的第一端还通过稳压二极管WYl接地，接收芯片Ul的第二端连接RC串联网络后接地，RC串联网络由电阻R2、R8、C4构成，可变电阻R8用以调节接收芯片的增益(灵敏度)。第三端连接检波电容C5后接地；第四端接地；第五端通过一电阻R10、Rll连接电源；第六端连接积分电容C6后接地；第七端通过施密特反相器UllD连接中央处理单元UlO的信号输入端，第八端连接电源，接收芯片Ul连接的电路为常用的外围电路。
[0023]其中超声波发送电路中的二极管Dl和电阻R4的作用是为了快速放掉超声波探头余振而感应出的震荡电压，减小测量盲区。在三极管NI与电容Cl组成的电荷泵在超声波信号的驱动下，可使升压中周BI的初级线圈两端最高达到18V左右的峰值电压，这个峰值电压经过升压中周BI (扎数比1:10)的升压以后，最终达到160V?180V的高压用以驱动超声波探头CSl发出超声波。
[0024]如图3所示，中央处理单元UlO使用了 32位ARM处理器STM32F100C4，U9CMAX809)为其复位电路；由Β00Τ0接口实现串口下载电路，Β00Τ0接口通过电阻R95接地。JTAG调试接口由引脚34、37实现。晶振电路包括有引脚5、引脚6连接的电阻R97、晶振JZ1、电容C44、C45。瞬态抑制二极管TVS、以及电容CL1、CL3-CL6为中央处理单元的电源滤波。温度测量电路采用温度传感器DS18B20，其输出端通过电阻R96与中央处理单元UlO的输入端连接。发光二极管LD2和电阻R94构成中央处理单元UlO的电源指示电路。中央处理单元UlO的通信端连接通信接口电路，可采用SP3232EEN，用于与上位机通信。
[0025]由于本装置需要5V和3.3V两种电压源，5V用于模拟部分:超声波探头驱动电路和超声波接收处理电路，3.3V用于主控MCU及相关外围电路(复位电路、调试接口、施密特反相器)、串口电平转换等。因此所述的电源电路如图2所示，包括有滤波电路、稳压芯片、电压转换芯片，输入电源使用了汽车上最常用的12V输入，输入电源通过防反接二极管VDl连接滤波电路，此滤波电路由共模滤波器GLl以及电容CT2、CT4、C39构成，滤波电路的输出端连接稳压芯片U7 (L7805⑶2T)，稳压芯片U7的输出端通过由电容CT1、C37以及共模滤波器GL2构成的滤波电路输出5V电源。5V电源输入电压转换芯片U8 (AMS1117-3.3)，电压转换芯片U8的输出端通过电容CT3、C38、C41滤波后输出3.3V电源。
[0026]针对5V和3.3V电压，分别都设计了电压测试点并连接到中央处理单元的ADC端口，用以实时监测电压值以保证系统可靠稳定的运行。电压测试点实现如下:输出的5V电源连接有电阻电路，此电阻电路由两个电阻R85、R86串接而成，两个电阻的连接点连接中央处理单元UlO的输入端；输出的3.3V电源连接有电阻电路，此电阻电路由两个电阻R89、R91串接而成，两个电阻的连接点连接中央处理单元UlO的输入端。
[0027]本实用新型的工作原理如下:使用的时候将本实用新型的六个超声波探头放置在车体四周，探头水平向外，距地高度为I米左右，使超声波探头发出的超声波能够被绕车人员阻挡。中央处理单元UlO每隔固定时间(l(T50ms可设置)发送20个40KHz的电平信号从K0UTfK0UT6发出，产生6路超声波信号，分别经过施密特反相器后，进入超声波发送电路，经过处理后超声波探头发出超声波。发送完毕后，中央处理单元启动定时器计算超声波返回的时间。发送出的40ΚΗζ超声波信号当超声波遇到障碍物返回时，接收电路接收到返回的超声波信号，经过接收芯片CX20106A的放大处理，最终会在CX20106A的7号脚输出一个低电平信号。此低电平信号经过施密特反相器74LVT14D整形处理后，进入中央处理单元的信号输入端，则中央处理单元接收到信号的变化，则定时器定时结束。定时器的时间数据和温度传感器的测量数据通过串口发送给上位机，上位机根据时间值t，温度数据所对应的声速V，计算出实际距离值。当驾驶员绕车时，分布在车体四周的超声波探头发出的超声波会被依次阻拦，本系统检测到的实际距离值会依次发生变化，这种情况可以断定驾驶员在做绕车一周。
[0028]本实用新型也可直接用于科目二的模拟隧道内的车距测量等情况，例如可以把本系统置于隧道内，当有车经过时，超声波探头发出的超声波会被阻挡，本系统计算出的实际距离值会发生变化。
【权利要求】
1.一种基于超声波的绕车检测系统，其特征在于:包括有超声波发送电路、超声波接收电路、中央处理单元以及电源电路，所述的超声波发送电路的控制端连接中央处理单元的信号输出端，所述的超声波接收电路的信号输出端连接中央处理单元的信号输入端，所述的电源电路为各个电路供电。
2.如权利要求1所述的基于超声波的绕车检测系统，其特征在于:所述的超声波发送电路包括有超声波探头、中周、三极管、电容，三极管的基极即超声波发送电路的控制端，三极管的发射极接地，集电极连接中周的初级一端，初级另一端通过电容接地，由电阻和二极管构成的释放电路与中周的初级两端连接；中周的次级第一端接地，第二端连接超声波探头。
3.如权利要求2所述的基于超声波的绕车检测系统，其特征在于:所述的超声波接收电路包括有接收芯片、接收芯片的第一端连接超声波探头，接收芯片的第一端还通过稳压二极管接地，接收芯片的第二端连接RC串联网络后接地；第三端连接检波电容后接地;第四端接地；第五端连接电源；第六端连接积分电容后接地；第七端连接中央处理单元的信号输入端，第八端连接电源。
4.如权利要求3所述的基于超声波的绕车检测系统，其特征在于:所述的超声波发送电路的控制端通过施密特反相器连接中央处理单元的信号输出端；所述的接收芯片第七端通过施密特反相器连接中央处理单元的信号输入端。
5.如权利要求1至4任一所述的基于超声波的绕车检测系统，其特征在于:还包括有温度测量电路，温度测量电路的信号输出端连接中央处理单元的信号输入端。
6.如权利要求1所述的基于超声波的绕车检测系统，其特征在于:所述的电源电路包括有滤波电路、稳压芯片、电压转换芯片，输入电源通过防反接二极管连接滤波电路，滤波电路的输出端连接稳压芯片，稳压芯片的输出端输出5V电源,5V电源输入电压转换芯片，电压转换芯片的输出端输出3.3V电源。
7.如权利要求6所述的基于超声波的绕车检测系统，其特征在于:所述的稳压芯片的输出端通过另一滤波电路输出5V电源。
8.如权利要求7所述的基于超声波的绕车检测系统，其特征在于:输出的5V电源连接有电阻电路，此电阻电路由两个电阻串接而成，两个电阻的连接点连接中央处理单元的输入端。
9.如权利要求7所述的基于超声波的绕车检测系统，其特征在于:输出的3.3V电源连接有电阻电路，此电阻电路由两个电阻串接而成，两个电阻的连接点连接中央处理单元的输入端。
10.如权利要求1所述的基于超声波的绕车检测系统，其特征在于:所述的中央处理单元的通信端连接有通信接口电路。
【文档编号】G01S15/88GK204177964SQ201420532201
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年9月16日 优先权日:2014年9月16日
【发明者】高攀, 陈志辉 申请人:郑州市加滋杰交通科技股份有限公司