一種超聲波語(yǔ)音測(cè)距避障系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及超聲波測(cè)距技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種超聲波語(yǔ)音測(cè)距避障系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在車輛系統(tǒng)中，目前沒(méi)有設(shè)置避障測(cè)量裝置。車輛避障只能靠駕駛員通過(guò)人眼觀察，憑感覺(jué)對(duì)其前后方、左右方進(jìn)行分析和判斷。為了實(shí)現(xiàn)車輛與車輛之間和車輛與障礙物之間的避障，必須事先知道車輛與車輛之間和車輛與障礙物間的實(shí)際距離，從而可減少和避免交通事故的發(fā)生。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種超聲波語(yǔ)音測(cè)距避障系統(tǒng)，本實(shí)用新型可在車輛行駛和倒車過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)車輛避障測(cè)量預(yù)報(bào)。駕駛員根據(jù)預(yù)報(bào)，提前做好車輛避障工作。為了做到高精度、高準(zhǔn)確性，本系統(tǒng)采用8路超聲波測(cè)距通道，通過(guò)角度補(bǔ)償方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛前后、左右方主要障礙物的方位與距離測(cè)量信息更加準(zhǔn)確。本實(shí)用新型提出了將超聲波語(yǔ)音測(cè)距技術(shù)應(yīng)用于車輛中，實(shí)現(xiàn)了車輛可靠避障，減少甚至避免了人身傷亡和車輛的損失。具有工作可靠，語(yǔ)音提示清晰，抗干擾能力強(qiáng)，測(cè)量精度高等特點(diǎn)。
[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種超聲波語(yǔ)音測(cè)距避障系統(tǒng)，其特征在于:包括單片機(jī)和與單片機(jī)輸出端連接的語(yǔ)音電路、主機(jī)通信電路、功率放大電路，所述功率放大電路輸出端與超聲波發(fā)射電路連接，所述單片機(jī)輸入端與音頻譯碼電路連接，所述音頻譯碼電路輸入端與兩級(jí)放大電路連接，所述兩級(jí)放大電路與超聲波接收電路連接，所述超聲波發(fā)射電路發(fā)出超聲波信號(hào)經(jīng)過(guò)障礙物發(fā)射后回傳到超聲波接收電路。
[0005]上述的一種超聲波語(yǔ)音測(cè)距避障系統(tǒng)，其特征在于:所述單片機(jī)為P89C51單片機(jī)。
[0006]上述的一種超聲波語(yǔ)音測(cè)距避障系統(tǒng)，其特征在于:所述語(yǔ)音電路為ISD2560語(yǔ)音芯片O
[0007]上述的一種超聲波語(yǔ)音測(cè)距避障系統(tǒng)，其特征在于:所述主機(jī)通信電路為RS232通信電路。
[0008]上述的一種超聲波語(yǔ)音測(cè)距避障系統(tǒng)，其特征在于:所述功率放大電路為L(zhǎng)M386運(yùn)算放大器。
[0009]上述的一種超聲波語(yǔ)音測(cè)距避障系統(tǒng)，其特征在于:所述音頻譯碼電路為L(zhǎng)M567音頻譯碼電路。
[0010]上述的一種超聲波語(yǔ)音測(cè)距避障系統(tǒng)，其特征在于:所述超聲波發(fā)射電路采用超聲波發(fā)射傳感器TCT40-2F。
[0011]上述的一種超聲波語(yǔ)音測(cè)距避障系統(tǒng)，其特征在于:所述兩級(jí)放大電路為兩級(jí)相連的LM318運(yùn)算放大器。
[0012]上述的一種超聲波語(yǔ)音測(cè)距避障系統(tǒng)，其特征在于:所述超聲波接收電路采用超聲波發(fā)射傳感器TCT40-2S。
[0013]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0014]本實(shí)用新型可在車輛行駛和倒車過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)車輛避障測(cè)量預(yù)報(bào)。駕駛員根據(jù)預(yù)報(bào)，提前做好車輛避障工作。為了做到高精度、高準(zhǔn)確性，本系統(tǒng)采用8路超聲波測(cè)距通道，通過(guò)角度補(bǔ)償方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛前后、左右方主要障礙物的方位與距離測(cè)量信息更加準(zhǔn)確。本實(shí)用新型提出了將超聲波語(yǔ)音測(cè)距技術(shù)應(yīng)用于車輛中，實(shí)現(xiàn)了車輛可靠避障，減少甚至避免了人身傷亡和車輛的損失。具有工作可靠，語(yǔ)音提示清晰，抗干擾能力強(qiáng)，測(cè)量精度高等特點(diǎn)。
[0015]下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型的測(cè)距避障系統(tǒng)電路原理框圖；
[0017]圖2為本實(shí)用新型的測(cè)距避障系統(tǒng)超聲波發(fā)射電路原理圖；
[0018]圖3為本實(shí)用新型的測(cè)距避障系統(tǒng)超聲波接收電路原理圖；
[0019]圖4為本實(shí)用新型的測(cè)距避障系統(tǒng)語(yǔ)音電路原理圖；
[0020]圖5為本實(shí)用新型的測(cè)距避障系統(tǒng)單片機(jī)電路原理圖；
[0021]圖6為本實(shí)用新型的測(cè)距避障系統(tǒng)主機(jī)通信電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]如圖1所示，一種超聲波語(yǔ)音測(cè)距避障系統(tǒng)，其特征在于:包括單片機(jī)I和與單片機(jī)I輸出端連接的語(yǔ)音電路2、主機(jī)通信電路3、功率放大電路4，所述功率放大電路4輸出端與超聲波發(fā)射電路6連接，所述單片機(jī)I輸入端與音頻譯碼電路5連接，所述音頻譯碼電路5輸入端與兩級(jí)放大電路7連接，所述兩級(jí)放大電路7與超聲波接收電路9連接，所述超聲波發(fā)射電路6發(fā)出超聲波信號(hào)經(jīng)過(guò)障礙物8發(fā)射后回傳到超聲波接收電路9。
[0023]本實(shí)施例中，所述單片機(jī)I為P89C51單片機(jī)。
[0024]本實(shí)施例中，所述語(yǔ)音電路2為ISD2560語(yǔ)音芯片。
[0025]本實(shí)施例中，所述主機(jī)通信電路3為RS232通信電路。
[0026]本實(shí)施例中，所述功率放大電路4為L(zhǎng)M386運(yùn)算放大器。
[0027]本實(shí)施例中，所述音頻譯碼電路5為L(zhǎng)M567音頻譯碼電路。
[0028]本實(shí)施例中，所述超聲波發(fā)射電路6采用超聲波發(fā)射傳感器TCT40-2F。
[0029]本實(shí)施例中，所述兩級(jí)放大電路7為兩級(jí)相連的LM318運(yùn)算放大器。
[0030]本實(shí)施例中，所述超聲波接收電路9采用超聲波發(fā)射傳感器TCT40-2S。
[0031]超聲波發(fā)送與接收電路由功率放大電路、超聲波發(fā)射傳感器、高速運(yùn)算放大電路和超聲波接收傳感器組成，原理電路分別如圖2和3所示。超聲波測(cè)距是通過(guò)不斷檢測(cè)超聲波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波，從而測(cè)出發(fā)射和接收回波的時(shí)間差，然后計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)與障礙物之間的距離。由于時(shí)間與超聲波通過(guò)的距離成正比，當(dāng)超聲波發(fā)射端發(fā)出幾個(gè)脈沖時(shí)，開(kāi)始計(jì)時(shí)；而當(dāng)超聲波接收端接收到第一個(gè)返回脈沖后，停止計(jì)時(shí)。測(cè)得的距離S的計(jì)算公式如下:S = vAT/2。其中V為聲波在介質(zhì)中的傳播速度(V = 331.41+t/273m/s，t為攝氏溫度)，ΔΤ為超聲波發(fā)射到返回的時(shí)間差。這樣，當(dāng)測(cè)得超聲波發(fā)射和接收回波的時(shí)間差和傳播速度(聲速)已知的情況下，就可以精確計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)到障礙物之間的距離。
[0032]如圖2所示，放大器輸入端獲得一個(gè)來(lái)自單片機(jī)送來(lái)的工作頻率為40kHz的脈沖信號(hào)。通過(guò)功率放大電路放大到足夠大的能量(增大超聲波傳播距離)，該能量加給超聲波發(fā)射傳感器TCT40-2F，驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)射頭發(fā)射出40kHz脈沖波，并通過(guò)空間向外傳播出去。
[0033]如圖3所示，超聲波在空氣中傳播時(shí)，其能量衰減程度與傳播距離成正比，所以超聲波傳感器接收信號(hào)一般在Imv-1v之間。為了能夠測(cè)量，接收電路采用了由LM318高速運(yùn)算放大器組成兩級(jí)信號(hào)放大電路對(duì)其進(jìn)行放大，以滿足增益帶寬和轉(zhuǎn)換速率的要求。當(dāng)超聲波接收傳感器TCT40-2S接收到返回的超聲波信號(hào)，接收傳感器將超聲波脈沖變?yōu)榻蛔冸娦盘?hào)。該信號(hào)經(jīng)放大器放大到大于25mv時(shí)，送至音頻譯碼器LM567進(jìn)行處理。經(jīng)音頻譯碼器檢波后，譯碼器輸出信號(hào)由高電平躍變?yōu)榈碗娖剑鳛橹袛嘈盘?hào)送至單片機(jī)。
[0034]為了實(shí)現(xiàn)直接讀數(shù)，減小測(cè)量誤差，利用單片機(jī)所具有的計(jì)算功能，結(jié)合語(yǔ)音處理技術(shù)，通過(guò)語(yǔ)音電路，將測(cè)量結(jié)果直接讀出。語(yǔ)音電路以ISD2560語(yǔ)音芯片為核心器件，通過(guò)接入少量外圍元件就可組成語(yǔ)音電路，電路如圖4所示。
[0035]單片機(jī)控制電路主要完成超聲波的發(fā)送與接收控制、計(jì)時(shí)和串口通信等工作，電路原理圖，如圖5所示。超聲波收發(fā)電路主要完成數(shù)據(jù)的采集和預(yù)處理工作?？紤]到車輛不止單個(gè)方向需要避障，測(cè)距系統(tǒng)采用8路發(fā)送電路，單循環(huán)方式依次發(fā)射和接收超聲波，并單獨(dú)對(duì)各路進(jìn)行距離的時(shí)間計(jì)數(shù)。其目的是使計(jì)數(shù)程序避免受到反射波間的干擾影響，計(jì)數(shù)更準(zhǔn)確。單片機(jī)有8位數(shù)據(jù)口，系統(tǒng)對(duì)8路收發(fā)電路進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，完成計(jì)時(shí)和測(cè)量距離的計(jì)算工作。
[0036]單片機(jī)完成收發(fā)動(dòng)作后，將測(cè)量距離的計(jì)算數(shù)據(jù)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)串行總線通信接口RS232，進(jìn)行PC機(jī)與單片機(jī)之間的通訊，實(shí)現(xiàn)測(cè)量結(jié)果的記錄、分析及處理。串口通訊硬件電路由具有電平轉(zhuǎn)換功能的芯片MAX232及外圍元件組成，如圖6所示。
[0037]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種超聲波語(yǔ)音測(cè)距避障系統(tǒng)，其特征在于:包括單片機(jī)(I)和與單片機(jī)(I)輸出端連接的語(yǔ)音電路(2)、主機(jī)通信電路(3)、功率放大電路(4)，所述功率放大電路(4)輸出端與超聲波發(fā)射電路(6)連接，所述單片機(jī)(I)輸入端與音頻譯碼電路(5)連接，所述音頻譯碼電路(5)輸入端與兩級(jí)放大電路(7)連接，所述兩級(jí)放大電路(7)與超聲波接收電路(9)連接，所述超聲波發(fā)射電路(6)發(fā)出超聲波信號(hào)經(jīng)過(guò)障礙物(8)發(fā)射后回傳到超聲波接收電路(9)。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種超聲波語(yǔ)音測(cè)距避障系統(tǒng)，其特征在于:所述單片機(jī)(I)為P89C51單片機(jī)。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種超聲波語(yǔ)音測(cè)距避障系統(tǒng)，其特征在于:所述語(yǔ)音電路(2)為ISD2560語(yǔ)音芯片。
4.按照權(quán)利要求1所述的一種超聲波語(yǔ)音測(cè)距避障系統(tǒng)，其特征在于:所述主機(jī)通信電路⑶為RS232通信電路。
5.按照權(quán)利要求1所述的一種超聲波語(yǔ)音測(cè)距避障系統(tǒng)，其特征在于:所述功率放大電路(4)為L(zhǎng)M386運(yùn)算放大器。
6.按照權(quán)利要求1所述的一種超聲波語(yǔ)音測(cè)距避障系統(tǒng)，其特征在于:所述音頻譯碼電路(5)為L(zhǎng)M567音頻譯碼電路。
7.按照權(quán)利要求1所述的一種超聲波語(yǔ)音測(cè)距避障系統(tǒng)，其特征在于:所述超聲波發(fā)射電路(6)采用超聲波發(fā)射傳感器TCT40-2F。
8.按照權(quán)利要求1所述的一種超聲波語(yǔ)音測(cè)距避障系統(tǒng)，其特征在于:所述兩級(jí)放大電路(7)為兩級(jí)相連的LM318運(yùn)算放大器。
9.按照權(quán)利要求1所述的一種超聲波語(yǔ)音測(cè)距避障系統(tǒng)，其特征在于:所述超聲波接收電路(9)采用超聲波發(fā)射傳感器TCT40-2S。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種超聲波語(yǔ)音測(cè)距避障系統(tǒng)，其特征在于：包括單片機(jī)和與其輸出端連接的語(yǔ)音電路、主機(jī)通信電路、功率放大電路，功率放大電路輸出端與超聲波發(fā)射電路連接，單片機(jī)輸入端與音頻譯碼電路連接，音頻譯碼電路輸入端與兩級(jí)放大電路連接，兩級(jí)放大電路與超聲波接收電路連接，超聲波發(fā)射電路發(fā)出超聲波信號(hào)經(jīng)過(guò)障礙物發(fā)射后回傳到超聲波接收電路。本實(shí)用新型可在車輛行駛和倒車過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)車輛避障測(cè)量預(yù)報(bào)。駕駛員根據(jù)預(yù)報(bào)，提前做好車輛避障工作。實(shí)現(xiàn)了車輛可靠避障，減少甚至避免了人身傷亡和車輛的損失。具有工作可靠，語(yǔ)音提示清晰，抗干擾能力強(qiáng)，測(cè)量精度高等特點(diǎn)。
【IPC分類】G01S15-93, G01S15-10
【公開(kāi)號(hào)】CN204374416
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520092220
【發(fā)明人】趙昊寧
【申請(qǐng)人】趙昊寧
【公開(kāi)日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2015年2月6日