摘 要：本設計中采用虛擬儀器技術(shù)，結(jié)合數(shù)據(jù)采集卡設計了一種汽車倒車距離顯示與報警方案。該方案可實現(xiàn)汽車倒車時與其后面障礙物距離的實時測量，并具防撞預報警等功能。

關鍵詞：倒車報警；虛擬儀器；研究分析

引言

汽車倒車時一般采用倒車雷達監(jiān)測汽車與后方障礙物距離，在本設計中采用虛擬儀器結(jié)合數(shù)據(jù)采集卡USB-6009設計了一種汽車倒車距離顯示與報警方案。

1 下位機方案設計

在本設計中，汽車與障礙物距離測試采用超聲波測距模塊HC-SR04，該模塊可實現(xiàn)2cm～400cm的距離測試，測量精度為3mm，可以滿足要求。

HC-SR04模塊有4個引腳：

（1）VCC：5V電源輸入端；

（2）GND：接地端；

（3）TRIG：觸發(fā)控制信號輸入端；

（4）ECHO：回響信號輸出端。

HC-SR04工作時序圖如圖1所示：

圖1 HC-SR04工作時序圖

由時序圖可看出只要提供一個10uS以上的脈沖觸發(fā)信號，該模塊內(nèi)部自動發(fā)出8個40KHz的脈沖信號并檢測回波，當檢測到有回波時產(chǎn)生回響信號，回響信號脈沖寬度與距離成正比，因此計算出回響信號持續(xù)時間即可得到要測試的距離。公式為：

L=T×■ （1）

式中：L-汽車與障礙物距離；T-回響信號持續(xù)時間；c-聲波傳播速度。

其中的c，即聲波在空氣中傳播速度，可以認為時固定的（340m/s），則計算出回響信號持續(xù)時間T，即可知道汽車與障礙物距離。在本設計中，選擇在汽車尾部放置3個HC-SR04，3路測距模塊距離的計算全部采用軟件完成。3個HC-SR04和USB-6009連接示意圖如圖2所示。

圖2 HC-SR04和USB-6009連接示意圖

汽車倒車時，需要首先得到倒車信號，根據(jù)倒車信號啟動上位機軟件實現(xiàn)倒車數(shù)據(jù)的采集與報警。倒車信號可由采集檔位信號獲取，檔位數(shù)據(jù)采集電路如圖3所示。

2 上位機軟件方案設計

倒車信息運算模塊首先利用USB6009的模擬輸入通道AI3采集檔位數(shù)據(jù)，利用其P0.2口發(fā)出HC-SR04控制信號，通過對P0.5、P0.6、P0.7三路電平信號進行運算，得到其所代表的汽車與障礙物距離信息。

檔位信號的采集程序如圖4所示：

HC-SR04工作時TRIG為觸發(fā)控制信號輸入端，需要施加觸發(fā)控制信號，利用程序控制USB6009發(fā)送信號傳送給HC-SR04，使其產(chǎn)生觸發(fā)信號，再利用LabVIEW程序采集TRIG經(jīng)USB6009送來的超聲波傳輸時間信號。回響輸出信號輸出電平信號采集程序分別如圖5所示。

圖4 檔位信號采集程序

圖5 回響輸出信號輸出電平信號采集程序

圖6 距離計算與報警程序1

汽車倒車時與障礙物距離和P0.5、P0.6、P0.7三路接收到的HC-SR04發(fā)出的高電平時間成正比，因此只要分別測得每路接收到的高電平時間即可計算出與障礙物的距離。

距離計算與報警程序如圖6和圖7所示。

當汽車檔位檢測檢測到檔位為倒檔時，啟動倒車距離測試程序，超聲波測距模塊HC-SR04安裝在汽車的正后方、左后方、右后方三個點，當某一個測試點與障礙物距離小于1米時對應的報警燈進行閃爍報警。倒車界面如圖8所示。

3 結(jié)束語

使用計算機虛擬儀器進行汽車倒車報警設計上簡單靈活，且具有靈活的功能拓展性，但其缺點是需要借助上位機實施，較為不便，但若將其他一些功能，如行車數(shù)據(jù)采集、顯示等加入進去，便具有較高的性價比，可有一定的可行性。

參考文獻

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作者簡介：周全（1983，10-），男，漢族，籍貫：安徽宿州，碩士學位，講師，研究方向：汽車電子技術(shù)。