1 导言
超声波传感器
因其丈量精度高、 呼应快和价格低廉而得到了广泛运用，传统运用办法是1 个发射头对应1 个接纳头 ,也有多个发射头对应1 个接纳头。但咱们在实践运用中发现，假如妨碍物的面很大（如墙面），超声波传感器能够用来准确测距，但若将其运用在小车防撞体系中，因为妨碍物呈柱状，而超声波发射头有必定的散射角（左右），因而即便妨碍物不在小车正前方，超声波仍能检测到斜前方回波，这就给智能操控车辆跋涉带来困难和误导，为了处理这一问题，咱们提出了一种运用双接纳头的计划，并从有用视点给出了一套详细操控战略。
2 体系的结构流程规划
咱们的整个体系需求完结测距，测速，定位，操控小车运动等功能，体系包含如下六部分： 超声波发射电路， 超声波承受电路，信号处理器，温度丈量，小车操控电路等五部分。体系结构框图如图一所示：
图1:体系结构框图
经过单片机发生40k 的方波，经过扩大后驱动超声波传感器发射头，然后宣布超声波，遇到前方物体反射后由接纳端捕捉，经过对两个接纳头捕捉时刻的核算以及参加温度补偿，判别终究前方小车的方向与间隔，再经过与前次数据差分核算出其相对前车的速度，最终经过速度、间隔以及方位三个数据进行智能操控，操控小车转弯或减速慢行等。
详细的硬件组成为：MCU 选用AT89S52 单片机，P1.0 口输出超声波换能器所需的40K 方波信号，经过反相器7404 后驱动传感器，为了能使超声波发射得更远，咱们并接了三个发射头，运用外中止0 口监测超声波接纳电路输出的回来信号，回波检测选用红外检测集成芯片CX20106,显现电路选用简略的4 位共阳LED 数码管，断码用74LS244,位码用8550 驱动。测温部分运用18B20 测出当时的环境温度用以判别出超声波传达的速度。
3 MCU 算法操控
3.1 间隔核算与方位判别
单片机能够核算出发射与接纳到超声波之间的时刻，依据测温体系的实践测温， 查找出在该对应温度下的声速，核算出反射物间隔两接纳端的间隔。 理论上由以上两个数据上就能够直接数学推导出该物体的空间方位（如图2 和公式一、二所示）。
图2 超声波传感器空间方位
其间d 为R1 与R2 的间隔，z1、z2 分别为物体到各个接纳端的间隔 ,假如直接这样核算就会过于杂乱，一般单片机处理的话耗时较多， 所以咱们提出了一种依据核算二者间隔差来大致判别物体方位的办法。一般来讲小车只关怀在车前方的物体，咱们设定一个间隔参数l代表前方妨碍物与小车的水平间隔，再设定一个间隔参数h,代表前方妨碍物与小车的垂直间隔。咱们能够由下面的联系推导出h, l, d与z2-z1的联系（公式3—公式6）。
将公式6想减的两项做除法不难发现第一项一直大于第二项，所以z2-z1是关于l的增函数， 一起跟着h的减小，z2-z1同样会变大，也就是说当妨碍物体接近小车时，假如其违背了小车的中心（即不会撞到）有一个显着的特征为其z2-z1的值会比较大，咱们能够取d=5cm h=30cm, 让l在[10cm,30cm]间改动，做出的曲线如图3所示，各个物理量的几许联系见图4 .
图3 z2-z1与l的联系
图4 各个物理量的几许联系
不难发现，当l间隔在[10cm,30cm]（h30cm）区间时，z2-z1的差将>4cm.据此咱们设定了一个阈值4cm,当检测到差值大于4cm,不需求做任何刹车操控，直接直行经过，经过这样简略的核算判别，咱们能够有用防止因为违背小车中心的妨碍物靠小车过近形成的z1,z2的值过小，然后引来或许的刹车误判。在做这个项目时，咱们选用的车模体积不大，因而规划的阈值等不是很大，若运用到实践车模中时可依据状况改动阈值的巨细。
3.2速度的核算
速度咱们采纳简略的近似均匀进行预算，咱们能够核算出体系测距地间隔约为120ms,经过将当时的测距成果与前次测距成果做差比较，依据公式7能够预算出当时速度的近似值：
3.3体系流程（见图5） .
图5体系流程
4部分测验成果
表1是咱们对测距电路独自的测验成果：（单位cm） .
表1 测距成果
从此表中能够看出咱们的测距电路是很准确的。
图6是咱们对双接纳头计划的测验成果：
图6 双接纳头计划测验成果
这六幅图中，上三幅均为用右接纳头接纳信号时刻核算出的间隔，而下三幅均为用左接纳头承受信号时刻核算出的间隔，从中亦可看出当妨碍物违背中心时，左右接纳头测出的间隔显着不同，由此可用来定位。
最终当咱们完结整个小车体系的调试后，用它测验发现无论是运动的仍是中止的妨碍物，在小车前方的任何方位，小车都可正确判后做出行进或中止的动作。
5 定论
综上所述，本体系提出来一种依据双超声波接纳头，3发射头的车载主动测速测距操控体系，能够有用的起到对开车司机维护预判提示等效果，当司机开车遇到紧迫事端采纳了过错的操控措施时，该体系还能够强行纠正，或进行报警提示司机查看。因为该体系简略，经济适用，作业安稳，具有非常大的市场前景 .
