汽车倒车雷达系统设计

博主福利：100G+电子设计学习资源包！

http://mp.weixin.qq.com/mp/homepage_biz=MzU3OTczMzk5Mg==&hid=7&sn=ad5d5d0f15df84f4a92ebf72f88d4ee8&scene=18#wechat_redirect
————————————————————————————————————————–

为了减少汽车在倒车过程中放生事故，增加汽车倒车时的安全性，本设计利用超声波在空气中的传播速度为确定条件，利用超声波的反射，测量距离，并以蜂鸣器报警作为提示音，提示距离在（0m-0.15m）范围内的障碍物，具有较好的实用性。

本次设计主要FPGA芯片就是EP4CE6E22C8N。利用FPGA芯片驱动超声波测距传感器测量车尾与障碍物之间的距离。

FPGA控制端口发射和停止输出超声波换能器所需的40KHz的方波信号，利用监测超声波接收电路输出的返回信号。显示电路采用简单实用的4位共阴LED数码管。

选频放大电路它可以让给定频率的信号经过和放大，除此以外的任何频率和信号都会被阻止经过或是对其减弱。

将中心频率设定在40KHz，选频放大电路就能够把除此之外的任何频率和一些信号阻止和减弱，并且会将40 KHz的回波信号完成放大。

1. 电源电路设计

采用开关电压调节器LM2596，能够输出3A 的驱动电流，同时具有很好的线性和负载调节特性，可固定输出3.3 V，5 V，12 V 三种电压，也可实现在1.2~37 V之间的可调输出。

该器件内部集成频率补偿和固定频率发生器，开关频率为150 kHz，与低频开关调节器相比较，可以使用更小规格的滤波元件。由于该器件只需4 个外接元件，可以使用通用的标准电感，这更简化了LM2596 的使用，极大地简化了开关电源电路的设计。

在特定的输入电压和输出负载的条件下，输出电压的误差可以保证在±4%的范围内，振荡频率误差在±15%的范围内。可以用仅80 μA 的待机电流，实现外部断电；具有自我保护电路（一个两级降频限流保护和一个在异常情况下断电的过温完全保护电路）。

2. 驱动电路设计

L298芯片是一种高压、大电流双全桥式驱动器，其设计是为接受标准TTL 逻辑电平信号和驱动电感负载的，例如继电器、圆筒形线圈、直流电动机和步进电动机。

具有两抑制输人来使器件不受输入信号影响。每桥的三级管的射极是连接在一起的，相应外接线端可用来连接外设传感电阻。可安置另一输入电源，使逻辑能在低电压下工作。L298 芯片是具有15个引出脚的多瓦数直插式封装的集成芯片。

3. 报警电路设计

蜂鸣器驱动电路一般包含：一个三极管、一个蜂鸣器、一个续流二极管、一个滤波电容。

4. FPGA外围电路设计

最小系统采用的FPGA 是Altera 公司的clcone芯片，所以配置的PROM 选用的型号为EP4CE6E22C8N，是144脚的PLCC 封装，上拉电阻R4 是1K，其余的上拉电阻均是5K，TDI、TCK、TMS 和TDO 分别于JTAG 标准接口相连，完成配置电路的设计。

5. 串口蓝牙电路设计

6. 数码管电路设计

在实际控制时，我们一般会分时点亮需要显示的各个位数码管，只要时间控制得合理，人眼是很容易被“蒙骗”的，我们很容易就能看到4个不同的数字显示在数码管上。

SEG_CS0、SEG_CS1、SEG_CS2、SEG_CS3这4个信号对应控制数码管4位显示的片选信号，低电平有效，若4个片选信号都为0，则4位数码管都能点亮显示。LED0-7则也被复用为数码管的段选信号，控制一个数码管的对应段LED的亮灭状态，这一组信号对于4位的数码管是共用的。

7. 软件分模块设计

本系统的设计要求是利用超声波测距原理设计一个车用的倒车雷达。要求通过设计能够测出并显示车与障碍物之间的距离，并能在距离小于一定的值的时候根据设定的值进行声光报警。

电机驱动控制模块：即系统刚上电的时候对系统的各个引脚的电平分配和对各寄存器的初值赋值。

数码管显示模块：通过该模块的设计能够让所测得的距离显示在数码管上。

串口蓝牙模块：此模块用来通过手机串口蓝牙发送的控制指令控制倒车雷达工作。

超声波驱动模块：发射控制模块是软件控制超声波发射电路发射。超声脉冲启动定时器工作，同时启动接收电路工作，当接收电路有信号输入时，对输入信号进行处理。

运算结果处理模块：运算结果处理模块将多次所测的时间进行处理，进行软件取大值工作，根据公式计算出距离，然后再对计算得出的结果进行修正处理，数据处理后送至数码管显示模块。

声光报警模块：当所测距离小于一定值时，通过声光报警来提醒使用者。

本设计利用FPGA芯片高速处理的优势，使得系统识别障碍物速度更快更准确。并且结合数码管显示距离，蜂鸣器报警，随距离靠近报警频率会越来越快，还会在小于安全距离时进行自动停车，可有效减少倒车事故的发生。

来源：电子开发圈