超声波汽车制动系统翻译

超声波汽车制动系统 文摘 一个超声波汽车制动系统包括 一个装在汽车前面位置的超 生声波发射器用来产生和发射在汽车前边预定的距离范围内的超声 波 超声波接收器也安装在汽车前边的位置 有效地接收被自动制 动的汽车前面预设的距离范围内的障碍物反射回来的超声波信号 反射回来的信号 探测脉冲 可以用来测量汽车和障碍物之间的距 离 然后单片机根据探测脉冲信号来控制伺服电动机推动脚踏板制 动来间歇性的制动汽车 以达到汽车自动制动系统安全停车的目的 介绍 1 1 背景 驾车是很多人一项必修的活动 人们利用他们的汽车从一个地 方到另一个地方 车的数量也在一天一天的增长 他们被生产的非 常坚固和应对意外 如今 事故的数量是如此的多和不确定性 事 故何时何地都有可能发生并造成严重的的损害 重伤和死亡 这些 事故大多数都是由司机来不及踩刹车造成的 这个设计工程来制造一个新的系统来解决驾驶员没有手动刹车 但是车辆由于障碍物可以自动停止的问题 这个工程是一个关于能 够控制刹车系统安全的系统 用超声波作为测距修正传感器 它的 功能依赖于超声波信号 发射机发射之后 当探测到障碍物时波被 反射并被接收器接收 这个工程的主要目地是当传感器感受到障碍物时汽车能够因 为障碍物而自动制动 制动回路的功能是接收到来自传感器的信号 后自动将汽车制动 1 2 目标 这个工程的目标是 1 用超声波传感器制造一个安全的汽车制动系统 2 设计一个当驾车时不会引起人们注意的障碍物 1 3 设计范围 1 设计超声波传感器来探测障碍物 2 处理超声波传感器的输出信号来驱动伺服电动机做为执行机构 1 4 1 超声波发射器 在超声波发射之前 有一个部分是超声波发射器的功能是发 射超声波 在那部分中 有一个定时指令用来产生一个指令信号来 间歇性的提供超声波波浪 这个信号会被发送给一个超声波传感器 根据指令信号如前面提到的定时指令方式 将电能转化为声波 来 发射超声波 超声波产生之后 超声波发射器将超声波向路的表面 发射来找出障碍物 被探测到的障碍物的范围取决于所用的超声波 传感器的范围 1 4 2 超声波接收器 超声波如果探测到障碍物就会产生反射波 超声波接收器用 来接收从路表面反射回来的超声波从而产生一个感应信号 有一种 超声波传感器可以将声波传化回电能 信号经过放大器放大 被放 大的信号通过和参考信号进行比较来探测因为路表的障碍物而被放 大的信号中的元素 通过控制参考信号的大小和放大器的放大倍率 因素来维持参考信号的平均值和被放大信号的平均值成一个固定的 比例 1 4 3 制动回路 处理过的信号会被传送给制动回路 在制动回路中 有一个控 制器可以处理信号和根据信号的情况将信号传送给输出部分 在这 个工程中 控制器用的是PIC 16F84A单片机 8位单片机 PIC 16F84A 单片机利用高级语言并且易于编程 在上面展示的是这个工程的发展流图 一开始 这个工程选的 题目是超声波汽车制动系统 识别和理解过程已经做过了 在过程 中我找出了与工程有关的所有注释信息 这个过程被分为软件开发和硬件开发两个主要部分 软件开发 部分控制器选择的是PIC 16F84A单片机 8位单片机 因此所有的 程序都必须适当并且和控制器相匹配 在结果达到完美之前软件开 发过程都将连续不断的进行 硬件开发部分的重点是给PIC16F84A单片机设计电路和板 此 外 重点是给实现这个工程设计超声波电路 之后 我们必须做超 声波传感器 发射器和接收器 PIC16F84A单片机和最后的电机输 出之间的联系 软件和硬件的综合过程是非常重要的因为软件和硬件的并接是 非常困难的 尽管仿真能输出正确结果 但并不是真实情况的完美 当我们尝试将他们并接的时候问题就会存在 所以做必要的分析来 纠正软件和硬件那样我们才能获得正确的结果 2 本章回顾一些与超声波汽车制动系统有关的研究工作 主要内 容是关于传感器 超声波传感器 PIC单片机和伺服电动机 2 1 传感器的基本原理 传感器是一个可以将环境属性映射成定量测量的电子设备 它 被制造来收集与世界有关的信息 每一个传感器都是按照能量从一 种形式转换成另一种形式的转换原则 2 1 1 超声波传感器的基本原理 超声波测距修正和探测设备用高频率声波来探测物体的存在和 它的范围 系统可以测量由物体反射回来的声音 也可以探测声带 的中断当做物体在发射器和接收器通过 一个超声波传感器代表性的利用一个产生电输出作为回应来 接收超声波能量的传感器 人们听力的正常频率范围是从20Hz到 20 000Hz 超声波是一种超出人们听力范围的声波 如此频率在 20 000Hz以上 任何频率在20 000Hz以上的声波都可以认为是超声 波 包括几乎所有的摩擦来源在内的大多数工业过程都可以制造一 些超声波噪音 超声波传感器产生超声波信号 这些信号通过感知 媒介传播 并且同样的传感器可以用来探测反射回来的信号 超声波传感器代表性的有一个能将激励电信号转换为超声波能 量爆发的压电陶瓷换能器 能量爆发从作为弹跳对象的超声波传感 器发出 并且以反射的形式向传感器返回 换能器是能将电能转换 为机械能的设备 或反之亦然 传感器将接收到的反射波转换为可 以由传感器输出的模拟电子信号 压电效应是指当机械压力作用于固体电介质的时候在两表面之 间产生电压 相反的当电压通过确定的固体表面时显示出压电效应 固体承受机械压力 这种固体代表性的拥有比较窄的共振频率范围 压电材料通常用在传感器 唱机墨盒 麦克风和由机械输入产生电 输出的应变计 它们还可以用在由电输入产生机械输出的耳机和超 声波发射器 超声波超感器起作用来发射能通过像空气一样的介质的超声波 传感器通常利用像有固定形式的水晶和陶瓷聚合物的压电材料来制 造超声振动 2 1 2 超声波感应 控制基础 超声波信号除了频率更高外也想其它的可以听见的声波一样 我们的超声波传感器有达到必要的频率是可以共振和能将电能转化 为声能和反之依然的压电晶体 插图展示了声波是怎样在圆锥体中 传播的以及如何被目标返回至传感器的 一个输出信号被产生来完 成一种指示或控制功能 与传感器的最小距离要求能够提供一个时 间延迟那样反射才能被解释 能够影响超声波感应操作的可变因素 包括目标表面的角度 反射表面的粗糙度和温度和湿度的变化 目 标可以是任何形式的反射形式 甚至是圆的物体 2 2 超声波传感器基础 超声波传感器产生超声波信号 这些信号通过传感介质传播并 且同一个传感器可以用来探测反射回来的信号 在很多应用中 传 感介质仅仅是空气 一个超声波传感器代表性的至少要包括一个超 声波换能器将电能转化为声音和反过来将声音转化为电能 一个住 房周围的超声波传感器 一个电连接件和随意的一个电路信号来围 绕房子的信号处理 2 3 测量原则 超声波传感器有效利用 超声波传感器从传感器的头部发射超声波 然后再接收从物体 反射回来的超声波 通过测量从发射到接收声波的时间探测物体的 位置 2 4 超声波传感器的优势 超声波在实际的应用中有很多的优势 超声波传感器的优势如 下 1 离散距离的移动物体可以被探测和测量 2 受目标的材料和表面影响较小 不受颜色影响 固态结合几 乎上不受影响 寿命长 超声波可以远距离探测较小的物体 3 抵抗外部干扰如振动 红外辐射 外界噪声 电磁辐射干扰 4 测量和探测距离来移动物体 5 不受目标材料 表面和颜色的影响 6 形态几乎上没有影响 寿命免维