基于LabVIEW的汽车倒车显示与报警设计

摘 要：本设计中采用虚拟仪器技术，结合数据采集卡设计了一种汽车倒车距离显示与报警方案。该方案可实现汽车倒车时与其后面障碍物距离的实时测量，并具防撞预报警等功能。

关键词：倒车报警；虚拟仪器；研究分析

引言

汽车倒车时一般采用倒车雷达监测汽车与后方障碍物距离，在本设计中采用虚拟仪器结合数据采集卡USB-6009设计了一种汽车倒车距离显示与报警方案。

1 下位机方案设计

在本设计中，汽车与障碍物距离测试采用超声波测距模块HC-SR04，该模块可实现2cm～400cm的距离测试，测量精度为3mm，可以满足要求。

HC-SR04模块有4个引脚：

（1）VCC：5V电源输入端；

（2）GND：接地端；

（3）TRIG：触发控制信号输入端；

（4）ECHO：回响信号输出端。

HC-SR04工作时序图如图1所示：

图1 HC-SR04工作时序图

由时序图可看出只要提供一个10uS以上的脉冲触发信号，该模块内部自动发出8个40KHz的脉冲信号并检测回波，当检测到有回波时产生回响信号，回响信号脉冲宽度与距离成正比，因此计算出回响信号持续时间即可得到要测试的距离。公式为：

L=T×■ （1）

式中：L-汽车与障碍物距离；T-回响信号持续时间；c-声波传播速度。

其中的c，即声波在空气中传播速度，可以认为时固定的（340m/s），则计算出回响信号持续时间T，即可知道汽车与障碍物距离。在本设计中，选择在汽车尾部放置3个HC-SR04，3路测距模块距离的计算全部采用软件完成。3个HC-SR04和USB-6009连接示意图如图2所示。

图2 HC-SR04和USB-6009连接示意图

汽车倒车时，需要首先得到倒车信号，根据倒车信号启动上位机软件实现倒车数据的采集与报警。倒车信号可由采集档位信号获取，档位数据采集电路如图3所示。

2 上位机软件方案设计

倒车信息运算模块首先利用USB6009的模拟输入通道AI3采集档位数据，利用其P0.2口发出HC-SR04控制信号，通过对P0.5、P0.6、P0.7三路电平信号进行运算，得到其所代表的汽车与障碍物距离信息。

档位信号的采集程序如图4所示：

HC-SR04工作时TRIG为触发控制信号输入端，需要施加触发控制信号，利用程序控制USB6009发送信号传送给HC-SR04，使其产生触发信号，再利用LabVIEW程序采集TRIG经USB6009送来的超声波传输时间信号。回响输出信号输出电平信号采集程序分别如图5所示。

图4 档位信号采集程序

图5 回响输出信号输出电平信号采集程序

图6 距离计算与报警程序1

汽车倒车时与障碍物距离和P0.5、P0.6、P0.7三路接收到的HC-SR04发出的高电平时间成正比，因此只要分别测得每路接收到的高电平时间即可计算出与障碍物的距离。

距离计算与报警程序如图6和图7所示。

当汽车档位检测检测到档位为倒档时，启动倒车距离测试程序，超声波测距模块HC-SR04安装在汽车的正后方、左后方、右后方三个点，当某一个测试点与障碍物距离小于1米时对应的报警灯进行闪烁报警。倒车界面如图8所示。

3 结束语

使用计算机虚拟仪器进行汽车倒车报警设计上简单灵活，且具有灵活的功能拓展性，但其缺点是需要借助上位机实施，较为不便，但若将其他一些功能，如行车数据采集、显示等加入进去，便具有较高的性价比，可有一定的可行性。

参考文献

[1]裴峰，汪翠英，张正华.虚拟仪器的数据采集方案探讨[J].现代电子技术，2005（11）.

[2]范君乐，王竹林.基于DAQmx系统的数据采集方法[J].重庆工商学院学報，2006（6）.

[3]薛雯，徐洋，胡彬.虚拟仪器技术在汽车测试中的应用[J].重庆工商学院学报，2009（7）.

作者简介：周全（1983，10-），男，汉族，籍贯：安徽宿州，硕士学位，讲师，研究方向：汽车电子技术。