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          基于單片機(jī)的倒車后視系統(tǒng)設(shè)計(jì)

          作者: 時(shí)間:2009-02-26 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速增長和汽車價(jià)格的持續(xù)下降,越來越多的家庭擁有自己的汽車。然而,在享受汽車給人們帶來便利的同時(shí),由于時(shí)駕駛員視覺上存在死角或視線模糊而引起困難而讓人難以忍受。因此,人們迫切需要有裝置輔助駕駛員快速準(zhǔn)確地倒車。目前,倒車主要采用測距或攝像技術(shù)。測距的優(yōu)點(diǎn)是可以測得準(zhǔn)確的距離,缺點(diǎn)是對車后的路坑、山崖、凸出的某些障礙物無法感應(yīng);攝像技術(shù)卻可以獲得這些障礙物的直觀圖像,但無法測得準(zhǔn)確的距離。結(jié)合這兩種技術(shù)的特點(diǎn),本文了一種能同時(shí)顯示障礙物的圖像及準(zhǔn)確距離的后視。
          1 硬件
            為了在系統(tǒng)顯示終端同時(shí)顯示障礙物的圖像及安全距離信息,必須讓圖像及距離信號(hào)同步。系統(tǒng)采用中規(guī)模集成電路來實(shí)現(xiàn)信號(hào)同步,可以大大提高系統(tǒng)的靈活性及穩(wěn)定性。根據(jù)系統(tǒng)功能需求,可以將整個(gè)劃分為測距、圖像采集、同步信號(hào)分離、字符與視頻信號(hào)疊加、系統(tǒng)控制、顯示終端等功能子模塊,系統(tǒng)硬件框圖及各模塊之間的連接如圖1所示。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/173890.htm

          的控制中心采用華邦;超聲波測距模塊由超聲波發(fā)送和超聲波接收電路組成;圖像采集由攝像頭組成;同步信號(hào)分離由行場同步分離模塊LM1881及視頻輸入電路組成;字符與視頻信號(hào)疊加由字符與視頻信號(hào)疊加模塊UPD6450實(shí)現(xiàn);顯示終端由車載電視組成。其中,超聲波測距模塊采用小規(guī)模集成電路及分立元件實(shí)現(xiàn),其他模塊都大規(guī)模集成電路。
          1.1 超聲波測距模塊設(shè)計(jì)
          1.1.1超聲波發(fā)射電路設(shè)計(jì)
            超聲波測距模塊包括超聲波發(fā)射及接收電路,其發(fā)射電路如圖2所示。

          圖中,超聲波探頭選用CSB40T,40kHz的超聲波由NE555振蕩電路產(chǎn)生,根據(jù)振蕩電路頻率公式:

          確定電路中各參數(shù)的值。R2采用可調(diào)電阻,調(diào)整它的阻值可以使振蕩頻率與超聲波探頭的40kHz固有頻率一致,為保證 555定時(shí)器具有足夠的驅(qū)動(dòng)能力,采用+12V電源,復(fù)位端子(NE555的第4腳)接發(fā)送的超聲波發(fā)射控制信號(hào)TXD。TXD為高電平時(shí)使電路發(fā)射超聲波,反之,為低電平時(shí)則使電路停止發(fā)射超聲波。
          1.1.2 超聲波接收電路設(shè)計(jì)
            超聲波接收電路由超聲波接收探頭、信號(hào)放大電路及檢波電路和比較電路組成。超聲波接收探頭采用與發(fā)射探頭對應(yīng)的CSB40R。但探頭變換后的正弦波信號(hào)非常弱,必須用放大電路對信號(hào)進(jìn)行放大。但不能直接接收正弦波信號(hào),故必須把模擬信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)。其接收電路設(shè)計(jì)如圖3所示。

          圖中,超聲波接收探頭輸出的信號(hào)首先經(jīng)UA、UB兩級(jí)放大,然后由D1檢波后進(jìn)入由C5和R10組成的濾波電路,旁路掉超聲區(qū)域內(nèi)環(huán)境瞬時(shí)噪聲和40kHz超聲波基頻信號(hào),因此只取出反射信號(hào)的正電平部分。所產(chǎn)生的正電平輸入到由UC組成的比較反向器正向輸入端,與反相輸入端基準(zhǔn)電平比較后產(chǎn)生單片機(jī)能接收的脈沖信號(hào),最后輸入到單片機(jī)的RXD端口,再由單片機(jī)對接收到的超聲波信號(hào)進(jìn)行解碼并做出相應(yīng)的控制操作。
          1.2 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)
            系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)同時(shí)顯示障礙物圖像及距離信息即通過攝像頭采集到的視頻信號(hào)上疊加表示距離的字符信號(hào)。視頻疊加是指在屏幕上的指定位置,將需要顯示的字符覆蓋原來的圖像。疊加過程需要解決兩個(gè)問題:(1)精確定位像素點(diǎn),確定它的行、列位置;(2)定位后修改視頻信號(hào),將要顯示的字符的像素疊加到原來的圖像信號(hào)上。而視頻信號(hào)包含了行同步信號(hào)和場同步信號(hào),行同步信號(hào)確定一行的開始,場同步信號(hào)確定一場的開始,從視頻信號(hào)提取行、場同步信號(hào)就能對像素準(zhǔn)確定位。系統(tǒng)總體電路如圖4所示。首先,采集到的視頻信號(hào)經(jīng)兩路分別輸入LM1881和UPD6450(NEC公司生產(chǎn)的專用字符與視頻疊加芯片,內(nèi)部存儲(chǔ)了數(shù)字字符的字模信息),由LM1881取得視頻信號(hào)的行、場同步信號(hào),同步信號(hào)再輸入到UPD6450。單片機(jī)從P3口以串行方式讀取超聲波測得的障礙物距離值,當(dāng)UPD6450的BUSY為低電平時(shí),單片機(jī)從P1口以串行方式向UPD6450的Data端發(fā)送距離值,且由高位到低位的方式發(fā)送數(shù)據(jù),并在STB的上升沿將該8位串行數(shù)據(jù)寫入其內(nèi)部寄存器;然后由UPD6450完成字符信號(hào)與視頻信號(hào)的疊加,疊加的位置以及圖像的顯示情況可以通過UPD6450的軟件實(shí)現(xiàn)控制;最后將疊加后的復(fù)合視頻信號(hào)輸出到顯示終端進(jìn)行顯示。

          2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
            系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計(jì),由主程序、超聲波發(fā)送、超聲波接收、延時(shí)、視頻信號(hào)疊加等子程序組成。系統(tǒng)主程序流程圖如圖5所示。

          系統(tǒng)首先對環(huán)境進(jìn)行初始化,將P3口清零,當(dāng)車子掛到倒車檔時(shí),系統(tǒng)啟動(dòng),由單片機(jī)的P3口發(fā)送一個(gè)0.2ms的寬脈沖送入NE555定時(shí)器,接著振蕩電路產(chǎn)生10個(gè)連續(xù)的40kHz的脈沖送入超聲波傳感器發(fā)射出40kHz的超聲波。發(fā)射后等待20ms,判斷是否接收到回波信號(hào),如果收到,則將讀取單片機(jī)P3口超聲波回傳的距離檢測數(shù)據(jù)并計(jì)算距離值,然后將距離數(shù)據(jù)寫入U(xiǎn)PD6450字符存儲(chǔ)區(qū),再通過UPD6453實(shí)現(xiàn)字符與視頻信號(hào)的疊加,最后將疊加后的復(fù)合視頻信號(hào)輸出到顯示終端并進(jìn)行顯示。
            本系統(tǒng)采用單片機(jī)作為控制中心,通過視頻疊加方法把由攝像頭采集的障礙物圖像和由超聲波測距模塊測得的障礙物距離值疊加成復(fù)合視頻信號(hào),然后通過顯示終端顯示障礙物的準(zhǔn)確信息。系統(tǒng)以直觀準(zhǔn)確的方式提醒汽車駕駛員更好地完成倒車動(dòng)作,從減輕因視覺等問題帶來的倒車?yán)щy。系統(tǒng)還可以根據(jù)需要進(jìn)行多種功能擴(kuò)展,如遙控、聲光報(bào)警等功能。



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