超声定位车辆路径监测系统的设计

ByGrith4

摘要:介绍了一种基于单片机控制的超声波定位车辆行进路线监测系统的构成、工作原理及实现方案，并对系统的性能进行了分
/ d. M6 M/ D4 Y9 _析;通过软件查询，实现用一块单片机处理多路接收信号，简化了电路设计，结果表明，该系统可以测量的范围为20 m,精度可达到
0.05 m，满足了场地中车辆行进路线即时监测的要求;该系统具有一定的可扩展性。
/ {: t0 z* z& e# T6 ~" J- ^5 G
! m& z2 ~. Y+ J4 C( P# b关键词:超声波定位;单片机;串行通信;路径监测
5 _: o) G4 ^  T: }. p
0  引言
为了臧少交通事故的发生，现在的驾驶培训点对于驾驶员
行车技能的考察有了更高的要求。在小路考试的时候，为了更
  A% y& O' W6 r6 R加准确地观察出考生的驾驶水平，往往使用一些电子辅助手段
7 q: H4 N4 u* M; Y5 |$ `2 |$ h来帮助考官检测驾驶员的实际操作水平。现今大多数的考试场
使用的是红外线定位。相对于红外线传感器来说，超声波传感
器以其价格低廉、硬件容易实现等优点，被广泛应用于测距，
# F* R3 p2 o8 t: F+ u/ T8 a" O定位及环境探测等领域。我们设计了一种基于单片机控制的超
声波定位车辆行进路线监测系统，它运用超声波对被测车辆进
行定位并通过描点在上位机中还原实际运行轨迹。
1系统原理及组成
图1为系统工作环境示意图，在被测车辆上放置超声波发
射装置，场地周围放置三个接收设备，由一片51系列单片机
2 m# R- D5 K+ m) L: N0 R! d控制将各自接收到超声波信号的时刻(即计数器中数值)通过
RS- - 232串口线发送到上位机[1-2]，上位机据此求解联立方程
组以求得车辆坐标并描绘车辆的运动轨迹。方程组形式如下:

/ U9 l! d8 i& K4 p4 v3 A; C其中xr、y;为接收装置的坐标，to为发射超声波的时刻，t;为
+ U) G2 [) q' M5 l2 _接收装置分别接收到信号的时刻，v为超声波速，x,、y;和σ
8 }4 j1 U) F$ N! [. x均为已知。
8 D  {3 r4 B/ M/ ^整个系统由超声波发射、接收、信号处理、数据传送和计.
算机处理部分组成。
  ~$ x: J( u1 p3 M3 d; c
2
系统硬件设计
0 [0 R0 }' P4 H6 c8 b发射和接收部分均采用压电陶瓷式超声波探头。发射时探
+ ~: F' n' ^' b" @# t' L, _& Q$ d" G头两端加40 kHz方波信号使之产生同频率的超声波束，最大
; s5 M3 {+ `& G) r, L( z) o1 e作用距离约为20 m,采用脉冲发射方式。接收端包括接收器、
1 y7 d8 v3 ]5 L3 `放大电路、单片机并通过串口线与上位机相连。系统结构框图
如图2所示。
6 M+ n' n, ?1 A, I; \: J( h2.1
发射模块
* x" I* m: Z3 P8 c  B2 O发射模块分为三部分:调制信号的产生，调制信号的放
2 q- u( F$ a3 f: v; W大，超声波信号的发送。脉冲调制信号由51单片机产生，脉


  j; p# A( H$ o3 H) X" U
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一盆绿箩

相对于红外线传感器来说，超声波传感器以价格低廉、硬件容易实现