高級駕駛輔助系統ADAS電路設計集錦 —電路圖天天讀（41）

　　司機在駕駛過(guò)程中會(huì )面臨非常復雜的交通狀況。首先，司機需要對汽車(chē)進(jìn)行動(dòng)力控制。其次，他們還要保持對汽車(chē)周?chē)h(huán)境的關(guān)注。第三，司機還要規定從出發(fā)點(diǎn)到目的地的導航線(xiàn)路。除此之外，司機還可能會(huì )同時(shí)使用車(chē)載信息娛樂(lè )系統或者與乘客聊天。輔助駕駛系統能幫助司機監測和處理穩定性、控制和導航三個(gè)層面的信息，這將能有效減少司機的工作負擔，并且提高了操控的方便性和駕駛的安全性。防抱死制動(dòng)系統和汽車(chē)穩定控制系統已經(jīng)能夠完成汽車(chē)穩定性層面上的任務(wù)。導航系統能夠滿(mǎn)足導航層面的需要，而且應用越來(lái)越廣泛。在汽車(chē)的直接環(huán)境中，司機需要引導車(chē)輛保持在車(chē)道內行駛。鑒于此，電子發(fā)燒友技術(shù)編輯特整理一些ADDAS電路設計供工程師參考，不足之處還請見(jiàn)諒。

　　TOP1 高級駕駛監測車(chē)載系統電路設計

　　酒精濃度檢測模塊設計

　　酒精濃度檢測模塊主要由3個(gè)部分組成：酒精傳感器，小信號放大電路和A/D轉換器。酒精傳感器是整個(gè)模塊的核心，常用的酒精傳感器主要有電化學(xué)酒精傳感器，半導體酒精傳感器等等?？紤]到這套系統為車(chē)載系統，因此需要傳感器具有體積小，精度高，響應快，抗干擾能力強的特點(diǎn)，我們選擇了MQ-3酒精傳感器。MQ-3傳感器對乙醇蒸汽有很高的靈敏度和良好的選擇性，它的測量范圍是 10~1 000 ppm的酒精濃度，在測量范圍內，該傳感器的體電阻與空氣中的酒精含量成線(xiàn)性關(guān)系，我們通過(guò)將體電阻的變化轉化為一種電壓的變化，就可測得空氣中酒精的酒精含量。

　　該系統設計電路如圖2所示。U1是酒精傳感器，兩個(gè)F引腳為加熱引腳，用來(lái)給傳感器預熱，A，B引腳為信號輸出，A接電源，B 與地之間串一個(gè)200 kΩ的采樣電阻（實(shí)際電路中用一個(gè)電位器來(lái)替代），其作用是將體電阻Rs轉化為電壓輸出，運放U2A組成一個(gè)同向放大電路，其放大倍數為1+R3/R2，這里R3=R2，所以放大倍數為2倍，然后運放輸出端接A/D輸入端，我們采用ATmega16L的片上A/D，其分辨率為10位，足以滿(mǎn)足我們的采集需求。由此，得到輸出電壓與體電阻Rs的關(guān)系為。

　　圖2 酒精濃度檢測模塊電路設計

　　報警顯示模塊設計

　　報警顯示模塊用于酒精濃度的超限報警和日常信息的顯示，由蜂鳴器和LCD5110組成，LCD5110是一款常用的液晶屏，供電2.7~5.5 V，通過(guò)不同的字庫取模，可以顯示數字，英文字母，漢字和圖片，該款液晶還具有一個(gè)背光接口，在外部光線(xiàn)不足的時(shí)候可以用一個(gè)跳線(xiàn)帽點(diǎn)亮背光，提供照明。 LCD5110與主控MCU的通信采用SPI接口，但是為了硬件IO的通用性和軟件的可移植性，本系統中用通用IO來(lái)模擬SPI時(shí)序，形成一個(gè)軟件 SPI，因此我們將LCD5110的接口放在了5個(gè)通用IO而非專(zhuān)用SPI接口上，增加了布線(xiàn)的方便性。報警裝置采用一個(gè)有源蜂鳴器，用一個(gè)NPN三極管做電流放大，如圖3所示，三極管的基極通過(guò)一個(gè)電阻連接到主控的一個(gè)IO上，控制蜂鳴器發(fā)聲與否。

　　圖3 報警顯示模擬電路設計

　　主控模塊設計

　　主控模塊由單片機ATmega16L及其外圍電路組成的最小系統構成。ATmega16L是一塊8位單片機，其片上集成了一個(gè)10位的AD轉換器，分辨率達到5/1024，足以滿(mǎn)足酒精濃度檢測模塊中的采樣要求；片上還有一個(gè)全雙工串口，用于GPS模塊和GSM模塊的數據通信。ATmega16L普通模式下功耗僅為3.3 mW，非常適合本系統應用。其電路設計如圖4所示。

　　圖4 主控模塊電路設計

　　汽車(chē)行駛記錄儀的數據傳輸接口電路設計

　　USB數據傳輸接口電路設計

　　USB接口有數據傳輸速度快、連接簡(jiǎn)單、兼容性好等特點(diǎn)。汽車(chē)行駛記錄儀國家標準考慮到RS232接口使用的普及性和USB接口的先進(jìn)性，規定了同時(shí)使用這兩種接口實(shí)現數據通信。在USB數據傳輸的設計方案中采用PDIUSBD12芯片作為USB控制器。PDIUSBD12完全符合USB1.1版規范；同時(shí)它還符合大多數器件的分類(lèi)規格；還適用于許多外設，如打印機、掃描儀、外部的存儲設備和數碼相機等，它使得當前使用SCSI的系統可以立即降低成本。

　　單片機直接讀寫(xiě)閃存盤(pán)，可以實(shí)現便攜設備或者嵌入式系統的外掛式海量存儲。這一技術(shù)的核心是USB-HOST技術(shù)，FAT文件系統規范的實(shí)現，海量存儲協(xié)議的實(shí)現以及USB批量傳輸方式的實(shí)現，涉及到的協(xié)議眾多，技術(shù)難度非常高。在如圖3所示的設計方案中，USB接口芯片采用的是Cypress公司的USB-HOST接口芯片 SL811，該芯片支持USB1.1協(xié)議、價(jià)格低、性能突出且可靠性高。文件系統采用FAT格式，可以兼容Windows 98和Windows 2000/XP。對于大多數廠(chǎng)家生產(chǎn)的閃存盤(pán)都可以成功存取。

　　為了提高電路的可靠性和EMI特性，在電路板設計和布線(xiàn)的過(guò)程中應注意以下一些規則：在電源、地線(xiàn)之間加上去耦電容；盡量加寬電源、地線(xiàn)寬度，最好是地線(xiàn)比電源線(xiàn)寬；信號線(xiàn)布在電（地）層上；在大面積的接地（電）中，常用元器件的引腳與其連接，對引腳的處理需要進(jìn)行綜合的考慮；布線(xiàn)設計完成后，需檢查布線(xiàn)設計是否符合設計者所制定的規則，同時(shí)也需確認所制定的規則是否符合印制板生產(chǎn)工藝的需求。

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　　TOP2 采用ADAS3023同步數據采集系統電路設計

　　采集系統電路設計

　　ADP1613用于低成本SEPIC-uk拓撲，是ADAS3023在外部5 V電源供電情況下，為其提供20 mA時(shí)所需±15 V高壓穩定電源以及最大值為3 mV的低輸出紋波的理想選擇。ADP1613盡可能地減少了外部元器件數目，并且具有超過(guò)86%的效率，因此它能滿(mǎn)足ADAS3023的規格要求。如圖為采集系統電路設計。

　　等效模擬輸入電路設計

　　在各通道輸入（IN0至IN7）與公共參考（COM）之間使用差分輸入結構，所有通道同時(shí)采樣。圖39顯示了這些輸入的等效電路。二極管為模擬輸入（IN0至IN7）和COM提供針對高壓電源（VDDH和VSSH）的ESD保護。應確保模擬輸入信號不超過(guò)供電軌0.3 V以上，否則會(huì )造成二極管正偏，并開(kāi)始傳導電流。超出絕對最大額定值的電壓可能導致ADAS3023永久性損壞。

　　內部基準電壓源設計

　　精確的內部基準電壓源經(jīng)過(guò)工廠(chǎng)調整，適合大部分應用。將CFG寄存器中的REFEN位置1（默認值）則使能內部基準電壓源，并可在REF1和REF2引腳上產(chǎn)生4.096 V電壓；該輸出電壓用作主要的系統基準電壓。未經(jīng)緩沖的2.5 V（典型值）帶隙基準電壓輸出至REFIN引腳，需采用外部10 μF和0.1 μF電容的并聯(lián)組合以降低輸出端噪聲。REFIN的電流輸出有限，如果后接一個(gè)適當的緩沖器，如AD8031等，則它可以用作一個(gè)源。由于內部放大器使用固定增益，REFIN輸出的負載過(guò)高會(huì )降低4.096 V系統的基準電壓。內部基準電壓輸出經(jīng)過(guò)調整后達到預期的4.096 V，初始精度為±8 mV?；鶞孰妷哼€經(jīng)過(guò)溫度補償，典型溫漂為±5 ppm/°C。使用內部基準電壓源時(shí)，ADAS3023應按照圖42所示進(jìn)行去耦。REF1和REF2連接均短接在一起，并利用REFIN輸出和RCAP 內部調節電源上的適當去耦電容去耦。

　　外部基準電壓源和內部緩沖器設計

　　當采用通用系統基準電壓源，或者要求具有更佳的漂移性能時(shí)，則需使用外部基準電壓源和內部緩沖器。將REFEN位設置為0便可禁用內部帶隙基準電壓源，允許用戶(hù)向REFIN引腳提供外部基準電壓（典型值為2.5 V）。內部緩沖器保持使能狀態(tài)，因此無(wú)需使用外部緩沖器放大器，即可產(chǎn)生主要的系統基準電壓。當REFIN = 2.5 V且REF1、REF2輸出4.096 V時(shí)，這將是系統的主要基準電壓。就本配置而言，如圖43所示連接外部基準電壓源。由于內部緩沖器可處理ADAS3023基準電壓要求的動(dòng)態(tài)變化，因此任何2.5 V的基準電壓均可用于此配置。

　　外部基準電壓源設計

　　對于需要精確、低漂移、4.096 V基準電壓的應用，可以使用外部基準電壓源。在這種模式下，禁用內部緩沖器需要將REFEN置位為0，并將REFIN驅動(dòng)或連接至AGND，因此需要硬件和軟件兩種控制。若僅驅動(dòng)REF1和REF2引腳但卻沒(méi)有禁用內部緩沖器，則會(huì )導致驅動(dòng)放大器的輸出端發(fā)生源電流/吸電流沖突。將4.096 V精密基準電壓源直接連到REF1和REF2，以作為系統的主基準電壓（參見(jiàn)圖44）；推薦兩種基準電壓源ADR434或ADR444。若使用運算放大器作為外部基準電壓源，則在驅動(dòng)容性負載方面需多加留意。

　　內核電源設計

　　AVDD和DVDD引腳分別為ADAS3023的模擬和數字內核供電。這些電源需要足夠的去耦，每個(gè)電源上至少包括一個(gè)10 F電容和100 nF電容。100 nF電容應盡可能靠近ADAS3023。為了減少所需電源的數量，DVDD可以通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的RC濾波器（連接在A(yíng)V D D與DVDD之間）從模擬電源供電。

　　ADAS3023通過(guò)消除信號緩沖、電平轉換、放大/衰減、共模抑制、建立時(shí)間簡(jiǎn)化了設計挑戰，也避免了其他模擬信號調理挑戰，同時(shí)實(shí)現更小的尺寸、更短的上市時(shí)間和更低的成本?？删幊淘鲆鍭DAS3023集成一個(gè)可編程增益儀表放大器（PGIA），它具有四個(gè)可選范圍。PGIA設置由一個(gè)輸入引腳和 COM引腳上的最大絕對差分輸入電壓確定。上電與默認條件預設為±20.48 V （PGIA = 11）輸入范圍。由于A(yíng)DAS3023能夠采用任何輸入類(lèi)型，比如雙極性單端或偽雙極性等，因此必須設置PGIA以充分利用器件允許的輸入范圍。您覺(jué)得這一款完整的16位逐次逼近型模數轉換器性能如何，在未來(lái)電子設計中還有什么需要改進(jìn)的地方？

　　TOP3 汽車(chē)油量監測報警器電路設計

　　汽車(chē)的油箱油量檢測通常是由水平檢測器 來(lái)完成的。當油箱儲滿(mǎn)燃油時(shí)，浮標動(dòng)臂升起，將電位器的阻值調至最?。ㄒ灿胁糠周?chē)型是將電位器的阻值調至最大），使油量計 （實(shí)際上是一只毫安表）的指針作滿(mǎn)標度的偏轉;當油箱中的油量水平下降時(shí)，可變電阻器的阻值被調高 ，流過(guò)系統回路的電流將隨之變化，油量計的指針讀數也變小。本例介紹的汽車(chē)油量監測報警器裝置，能形象、直觀(guān)地顯示出汽車(chē)油箱內燃油的多少，還可以在油位降低至一定值時(shí)發(fā)出聲光報警，以提醒駕駛員及時(shí)加油。

　　電路工作原理

　　該汽車(chē)油量監測報警器電路由油位監測電路、油位顯示電路、缺油警示電路和電源電路等組成，如圖6-103所示。

　　油位監測電路由二極管VD2、輔助電位器RP1和汽車(chē)油箱內浮筒式電位器RP2組成。油位顯示電路由發(fā)光二極管VL2~VL7、晶體管V2~V7等組成。缺油警示電路由二極管VD3、晶體管V1、發(fā)光二極管VL1，集成電路IC2、揚聲器BL和有關(guān)阻容元件組成。電源電路由二極管VD1、三端集成穩壓器IC1和濾波電容器C1~C3組成。+l2V電壓經(jīng)VD1降壓和IC1穩壓后，產(chǎn)生+9V電壓，供給IC2和V1~V7等電路。在汽車(chē)油箱內儲滿(mǎn)燃油時(shí)，RP2的阻值在浮標的作用下滑向最小值，使V2~V7均導通，發(fā)光二極管VL2~VL7均點(diǎn)亮。當油箱內油量降為一半時(shí)，RP2的中心頭滑至中間位置，使V2~V4導通，V5~V7截止，VL2~VL4仍亮，VL5~VL7熄滅。當油箱內油位降低至限位時(shí)，RP2的阻值變?yōu)樽畲笾?，V2~V7均截止。VL2~VL7均熄滅，使V1導通，IC2的4腳由低電平變?yōu)楦唠娖?，由IC2和外圍元器件組成的多諧振蕩器振蕩 （工作頻率為lOHz左右）工作，IC2的3腳間斷輸出高電平，使發(fā)光二極管VL1閃亮，揚聲器BL發(fā)出“嘟、嘟”的報警聲。若僅黃色發(fā)光二極管VL2 亮，則說(shuō)明油箱內即將缺油。

　　汽車(chē)駕駛輔助系統雙CMOS圖像傳感器采集電路設計

　　TMS320C6414是TI公司推出的一款高性能數字處理器，具有強大的硬件結構和軟件系統，可適用于抗暈光 圖像采集 系統。TMS320C6414的 L2容量為l024KB，通過(guò)cache配置寄存器（CCFG）的L2MODE字段把L2配置為第5種模式，即把片內SRAM設置為768 KB。TMS320C6414經(jīng)EMIFA端口，以EDMA方式將圖像數據同步讀入內部SRAM。增強型直接存儲器訪(fǎng)問(wèn)（EDMA）用于實(shí)時(shí)圖像數字信號處理，可在CPU后臺完成存儲空間中的數據轉移，把外部存儲器中的圖像數字信息快速、高效地傳輸到DSP內部SRAM中。設置EER控制寄存器的EVT4 位為l，即采用EDMA的第4通道（EDMA4）采集圖像數據。該通道配置為32位傳輸方式，每次中斷搬移一幀圖像數據存入內部SRAM。

　　為了同步采樣，第一路OV7620的SRAMl和VSYNCl可通過(guò)與非門(mén)控制兩路OV7620同步采樣并分別存儲到各自連接的IS6lLV51216 中；VSYNCl下降沿標志OV7620一幀圖像數據輸出結束，VSYNCl經(jīng)反向器接至TMS320C6414的AF5引腳觸發(fā)EDMA4中斷，并同時(shí)讀取IS6lLV51216中存儲的圖像數據。CPU采用閾值化分割算法來(lái)處理圖像信息。在TMS320C6414控制下同步進(jìn)行圖像信息的傳輸和處理，完全滿(mǎn)足系統的實(shí)時(shí)要求。TMS320C6414外接40 MHz的晶體振蕩器，CLOKMODE［l：0］設置為10，使其內部頻率高達480 MHz。DSP通過(guò)I／O端口檢測OV7620的同步信號VSYNC、CHSYNC以及像素時(shí)鐘PCLK，保證DSP能夠準確讀取OV7620輸出的數字圖像數據。在同步信號和像素時(shí)鐘的干預下保存采集的數字圖像數據，保證傳輸數字圖像的完整性。圖3所示為第一路圖像采集系統硬件電路圖。

　　基于單片機的智能駕駛監控系統電路設計

　　檢測模塊電路設計

　　檢測模塊的電路組成如圖2 所示，由運動(dòng)方向識別傳感器和互鎖電路組成。運動(dòng)方向識別傳感器由紅外線(xiàn)發(fā)射管，光電三極管組成，由CD4013 組成的雙穩態(tài)電路組成方向識別互鎖電路，以便在實(shí)際應用中起到一定的抗干擾作用。系統的前端檢測部分利用兩組紅外線(xiàn)發(fā)射接收對管，安裝于車(chē)門(mén)的兩側，用于判斷乘客上、下車(chē)，并用來(lái)向單片機系統送出計數信號。當車(chē)門(mén)打開(kāi)時(shí)，系統開(kāi)啟；當有人上車(chē)時(shí)，紅外線(xiàn)傳感器檢測上車(chē)人數，單片機系統實(shí)現對人數加計數，并通過(guò)L ED 數碼管顯示；當有人下車(chē)時(shí)，單片機實(shí)現減計數，并通過(guò)L ED 數碼管顯示。

　　圖2 檢測電路模塊

　　紅外線(xiàn)傳感器指能夠發(fā)射紅外線(xiàn)和接收紅外線(xiàn)的器件。紅外線(xiàn)傳感器根據其機理不同可以分為被動(dòng)型紅外線(xiàn)傳感器和主動(dòng)型傳感器。其中主動(dòng)型紅外線(xiàn)傳感器，包括紅外發(fā)射管和紅外接收傳感器，這2 種傳感器配套使用可組成一個(gè)完整的紅外線(xiàn)檢測、遙控系統，這類(lèi)傳感器也稱(chēng)光探測型感器本系統使用了其中的紅外發(fā)射二極管和紅外接收二極管來(lái)檢測判斷客車(chē)載客人數。

　　控制模塊電路設計

　　控制模塊利用在單片機內預先設定載客人數，當上車(chē)人數超過(guò)此設定值時(shí)，單片機便通過(guò)繼電器控制客車(chē)的電子打火器，鎖定客車(chē)執行機構，使客車(chē)無(wú)法啟動(dòng)，并以L(fǎng) ED 顯示當前人數，同時(shí)通過(guò)蜂鳴器發(fā)出報警。制模塊電路電路組成如圖3 所示，包括L ED 數碼管顯示電路、報警電路和汽車(chē)執行鎖定電路。在數碼管顯示電路設計中，將待顯示數據轉換為BCD 碼輸出，經(jīng)過(guò)共陰極數碼管譯碼驅動(dòng)器74LS48 將BCD 碼轉換成七段碼送給數碼管顯示。報警電路比較簡(jiǎn)單，當超載時(shí)，系統通過(guò)軟件控制蜂鳴器實(shí)現報警。

　　圖3 控制模塊電路

　　對汽車(chē)的鎖定電路中繼電器選用J RX13F 型12V直流常閉繼電器，其常閉觸頭接在汽車(chē)的高壓回路中。當打開(kāi)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)（即點(diǎn)火開(kāi)關(guān)） 時(shí)，由于P2. 5 口處于低電平，所以繼電器不動(dòng)作，對汽車(chē)正常工作沒(méi)有影響。當車(chē)內人數超過(guò)預定人數，即超載時(shí)，單片機系統向P2. 5 送高電平，繼電器動(dòng)作，其常閉觸頭斷開(kāi)，切斷汽車(chē)的高壓回路，駕駛員無(wú)法啟動(dòng)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機。當車(chē)內人數恢復到預定人數以下時(shí)，單片機系統再次送低電平到 P2. 5 口，繼電器動(dòng)作，其常閉觸頭閉合，汽車(chē)又恢復正常的啟動(dòng)，從而有效地限制了客車(chē)的超載行為。

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　　TOP4 汽車(chē)智能駕駛輔助系統數據發(fā)送與接收電路設計

　　發(fā)送模塊硬件設計

　　NPX I芯片具有4 KB的用戶(hù)可編程空間、4 KB的定制ROM，以及一個(gè)2D的LF輸入級。各類(lèi)傳感器的信號經(jīng)12位ADC轉換后，提供給用戶(hù)和系統進(jìn)行進(jìn)一步的處理。在4 KB的定制ROM中，固化了GE公司特有的壓力、溫度和電壓測量、補償和校準程序，以及其他實(shí)用的子程序，用戶(hù)可省去繁復的運算編程，只需簡(jiǎn)單調用即可獲得需要的狀態(tài)值。在開(kāi)發(fā)階段，GE公司可以提供可編程版本的傳感器，用戶(hù)可以通過(guò)仿真器編程器將程序下載到器件的4 KB用戶(hù)可編程空間中。下載程序之后的傳感器可以直接運行使用，或者通過(guò)仿真器進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真單步調。調試環(huán)境與一般的單片機非常相似?？蛻?hù)大批量生產(chǎn)版本的傳感器可以通過(guò)掩膜ROM工藝生產(chǎn)，以進(jìn)一步降低成本。

　　接收模塊硬件設計

　　TPMS系統的接收模塊主要由天線(xiàn)、射頻接收電路、主控芯片MCU以及鍵盤(pán)、顯示器組成，用于接收各發(fā)射模塊傳送的輪胎溫度與壓力數據，顯示各輪胎的 ID識別碼和測量數據，并在異常情況發(fā)生時(shí)聲光報警。由于接收模塊安裝在汽車(chē)車(chē)廂內，故對器件選用的各方面要求不高，工業(yè)級即可。

　　RF 接收芯片選用時(shí)要求接收靈敏度較高，這里選用Maxim公司的MAXl473芯片。MAXl473是一款完全集成的、低功耗、CMOS超外差接收器，具有一114～O dBm的輸入信號范圍、高于50 dB的鏡像載波抑制，用于接收300～450 MHz頻率范圍的幅度鍵控（ASK）數據信號非常理想。這款芯片在關(guān)斷模式下電流消耗低于2．5μA，接收模式下電流消耗為5．2 mA，可接收高達100 kbps的數據速率。使用MAXl473芯片實(shí)現的315 MHz的射頻接收電路如圖4所示。

　　信號調理電路設計

　　信號調理電路的任務(wù)和工作條件是：1）帶寬和增益，對20 kHz、毫伏級的信號放大約1 000倍，且動(dòng)態(tài)范圍較大；2）供電電源，車(chē)載電池供電，使用單電源放大電路，電池額定電壓為7．2 V；3）信號轉換，對放大后的信號進(jìn)行幅度檢波。使用分立元件搭建電路雖然能實(shí)現該功能，但電路復雜，調試不方便，并且電路性能會(huì )隨電池電壓的波動(dòng)而變化。常見(jiàn)的通用運放如OP07、LM324、 LM358等，對于20 kHz信號無(wú)法滿(mǎn)足帶寬和增益的要求，同時(shí)，其輸出擺幅較小。近年來(lái)出現的一些新的集成運算放大器能很好地承擔上述任務(wù)。如OPA228系列運放、 MAX445l系列運放。特別是MAX4451雙運放，-3 dB帶寬達210 MHz，可以在+4．5～+11 V單電源條件下工作，輸出擺幅大，具有軌到軌輸出，開(kāi)環(huán)增益大于50 dB，使用兩級放大外加負反饋完全能勝任。實(shí)際電路如圖1所示。

　　智能車(chē)是靠電池驅動(dòng)的，隨著(zhù)工作時(shí)間持續，電池電壓必然下降。由于運放MAX4451的共模抑制比極高，典型值CMRR=95 dB，所以在單電源條件下可正常工作，并且，電池電壓的波動(dòng)基本不影響運放的工作性能。

　　圖 1中L1是檢測線(xiàn)圈。R1、R2分壓為運放提供輸入偏置電壓，適當調節R2可改變放大器的輸入偏置電壓。由于第2級放大電路的增益設定為 （R5／R4）=30倍，可根據檢測線(xiàn)圈L1輸出感應電動(dòng)勢的大小，適當選擇R3改變第1級的放大倍數，從而使總增益滿(mǎn)足要求。引入R7是為了降低第1級放大電路的直流增益，從而提高靜態(tài)工作點(diǎn)的穩定性。但R7的引入降低了第1級電路的交流放大能力，故接人C4=0．47μF實(shí)現交流旁路。VD1、R6和 C3構成幅度檢波電路，VD4選擇壓降較小的高頻鍺二極管，檢波電路的時(shí)間常數τ=R6C3一般選擇為激磁電流（f=20 kHz）周期的3～5倍，C3的容量越大，輸出到單片機A／D端的直流電壓中的20 kHz波紋越小，但C3的容量過(guò)大將導致電路響應時(shí)間長(cháng)，對智能車(chē)與賽道的偏離反應遲鈍．C3的實(shí)際取值應在此估算的基礎上通過(guò)測試確定。

　　基于A(yíng)RM9的汽車(chē)視頻監控防盜系統設計

　　本文基于三星公司的S3C2410為控制中心， 設計一種汽車(chē)視頻監控系統。系統主要由S3C2410處理器、USB攝像頭、觸摸顯示屏組成， 闡述了系統硬件設計的基本工作原理， 平臺定制和攝像頭圖像監控防盜程序的設計流程。采用攝像頭對圖像數據進(jìn)行采集， 觸摸顯示屏對視頻圖像進(jìn)行存儲和處理， 達到防盜的目的。

　　觸摸顯示屏接口電路

　　USB接口電路

　　TOP5 汽車(chē)傳感器之信號處理電路設計

　　以80C31單片機為核心的輪速傳感器硬件結構外圍電路有信號處理電路、總線(xiàn)控制及總線(xiàn)接口等電路。輪速傳感器產(chǎn)生信號經(jīng)濾波、整形、光電隔離后，送80C31的/INT0輸入引腳。T1作定時(shí)器使用，對脈沖信號進(jìn)行周期測量。SJA1000， 82C250組成與CAN總線(xiàn)的控制和接口電路。在輪速傳感器的設計過(guò)程中，充分考慮其抗干擾和穩定性，單片機的輸入/輸出端均采用光電隔離，用看門(mén)狗定時(shí)器（MAX813）進(jìn)行超時(shí)復位，確保系統可靠工作。

　　信號處理電路設計

　　根據輪速傳感器信號特性，處理電路由限幅電路、濾波電路和比較整形電路組成，如圖4所示。

　　限幅電路將輪速傳感器輸出信號Vi正半周的幅值限制在5V以下，負半周使其輸出為-0.6V。濾波電路設計成帶反饋的有源低通濾波器，其截止頻率為 2075Hz（按最高車(chē)速為200km/h設計，傳感器輸出信號對應的頻率），選Q=0.707。比較整形電路中設置一定的比較電壓，與濾波器輸出信號相比較輸出方波信號。LM311N輸出方波的幅值為10V，經(jīng)R5，R6分壓后得幅值為5V的方波信號送光電隔離器。

　　高級駕駛輔助系統之傳感器及其接口電路設計

　　方向盤(pán)轉角傳感器接口

　　方向盤(pán)轉角傳感器的輸出為正交編碼脈沖。正交編碼脈沖包含兩個(gè)脈沖序列，有變化的頻率和四分之一周期（90°）的固定相位偏移，通過(guò)檢測2路信號的相位關(guān)系可以判斷為順時(shí)針?lè )较蚝湍鏁r(shí)針?lè )较?，并據此對信號進(jìn)行加/減計數，從而得到當前的計數累計值，也即方向盤(pán)的絕對轉角，而轉角的變化率即角速度，則可通過(guò)信號頻率測出。另外，方向盤(pán)轉角傳感器有一個(gè)零位輸出信號，當方向盤(pán)在中間位置時(shí)，該信號輸出0V，否則輸出5V，通過(guò)該信號，可對絕對轉角進(jìn)行在線(xiàn)校準。

　　C164CI 與方向盤(pán)轉角傳感器的接口電路如圖6所示。片內內置增量編碼的正交解碼器，該解碼器使用定時(shí)器3的兩個(gè)引腳（T3IN、T3EUD）作為正交脈沖的輸入，在正確設置相關(guān)寄存器后，定時(shí)器3的數據寄存器的值與方向盤(pán)轉角成正比，故可方便的計算轉角，本文所使用的方向盤(pán)轉角傳感器每一圈對應44個(gè)脈沖，設定時(shí)器3的數據寄存器為T(mén)3，則絕對轉角為。

　　進(jìn)行差分運算，即可得到轉角變化速率。微控制器把計算得到的參數通過(guò)CAN發(fā)送給ECU。

　　輪速傳感器接口

　　根據前面部分介紹的輪速傳感器信號特點(diǎn)，設計接口電路如圖7所示。

　　電路采用兩級濾波和整形，以保證輪速信號在極低轉速下不會(huì )丟失，同時(shí)避免因懸架振動(dòng)引起的信號干擾。圖中由電阻R2引入第一級遲滯比較，而使用74HC14引入第二級遲滯比較。

　　橫擺角速度、縱向/橫向加速度傳感器

　　調整圖8中各個(gè)阻容元件的參數，即可設置濾波截止頻率和延時(shí)大小。汽車(chē)運行過(guò)程中，在較好路面上行駛時(shí)，由于信號較好，延時(shí)盡量要小，而在顛簸路面上行駛，則希望濾波效果要好。但是由于硬件濾波的頻率特性一經(jīng)設計完畢，無(wú)法實(shí)時(shí)修改，故需要在軟件中設計數字濾波環(huán)節。數字濾波常用的有維納濾波器、卡爾曼濾波器、線(xiàn)性預測器、自適用濾波器等。在這里選用計算量小、實(shí)時(shí)性能好的一階低通濾波。

　　本文討論了ESP系統中常用傳感器的結構特點(diǎn)及信號特性，并設計了各個(gè)傳感器的信號處理接口，其中包括硬件接口電路以及軟件處理方案。設計了包含橫擺角速度、縱向/橫向加速度傳感器的集成模塊，通過(guò)CAN總線(xiàn)與ECU進(jìn)行數據傳輸，具有較好的抗干擾性和可靠性。

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　　TOP6 汽車(chē)輔助系統CAN總線(xiàn)接口電路設計

　　單片機最小系統

　　本設計中，應用到單片機為ATMEL公司51系列的89C51，該型號的單片機應用廣泛，技術(shù)成熟，市場(chǎng)上價(jià)格便宜，而且在學(xué)習中所學(xué)到的多為該型號，在本次設計中是首選的芯片。89C51單片機作為系統的核心控制部分，但在本設計中不是重點(diǎn)講解內容，其相關(guān)技術(shù)應用和引腳特點(diǎn)功能等，可參照其他相關(guān)資料。設計的電路原理方框大致如下圖所示。設計中為避免出現時(shí)鐘信號的沖突，對單片機的外接晶振引腳XTAL1、XTAL2不接上外圍電路，而是通過(guò)控制器 SJA1000的時(shí)鐘信號腳反饋給單片機。同時(shí)，對單片機的復位信號處理，RST引腳接上X5045P的RST腳，復位信號可由X5045P輸出，在 X5045P芯片看門(mén)狗外圍電路的作用下，減少了以往由電阻、電容組成的簡(jiǎn)易復位電路造成的不精確、延時(shí)高等不良作用，使單片機回復到初始狀態(tài)，完成復位操作。由于在該電路中要用到單片機的存儲作用，存儲由SJA1000傳輸過(guò)來(lái)的處理數據。因此，腳/EA接上高電平，選用片內ROM。對ALE腳，也即地址鎖存有效信號除數端是和控制器 SJA1000的ALE腳接通。

　　圖2-2 單片機最小系統

　　基于SJA1000的控制電路設計

　　控制器SJA1000作為本接口電路中的控制部分，應用本設計中，對于SJA1000和單片機的連接，引腳AD0~AD7是和89C51的輸出輸入腳 P0.0～P0.7相接；SJA1000的片選信號腳/CS必須由微控制器的P2.7口控制否則這個(gè)片選輸入必須接到VSS 也可以通過(guò)地址解碼控制例如當地址/數據總線(xiàn)用于其他外圍器件，ALE對應ALE，讀/寫(xiě)輸入腳/WR、/RD，/INT和單片機的/INT0連接，由于在該系統中要用到相同的時(shí)鐘頻率，所以我們要時(shí)鐘信號引腳CLKOUT和單片機的XTAL1腳相連，達到頻率一致的目的；而在復位信號的處理，可以在看門(mén)狗外圍電路的RST信號輸出后再通過(guò)和非門(mén)電路的相連，很好的實(shí)現了電路的復位作用。而對于控制器的收發(fā)引腳TX0，TX1與RX0，RX1，在本系統中 TX0、RX0可和收發(fā)器82C250的TXD、RXD接通。同時(shí)，在和CPU接口中SJA1000 支持對兩個(gè)著(zhù)名的微型控制器系列的直接連接80C51 、68xx 。通過(guò)SJA1000 的MODE 引腳可選擇接口模式Intel 模式 MODE 高；Motorola 模式 MODE 低。在Intel 模式和Motorola 模式里地址/數據總線(xiàn)和讀/寫(xiě)控制信號的連接。本設計中，正是使用Intel模式。對SJA1000的Vdd1～Vdd3電源輸入腳，外接上驅動(dòng)+5V電壓；而Vss1～Vss3輸出接地。設計中，對SJA1000提供16Mkz的晶振。

　　圖2-4 SJA1000控制電路

　　基于82C250收發(fā)電路設計

　　82C250是CAN控制器與物理總線(xiàn)間的接口，可以提供對總線(xiàn)的差動(dòng)發(fā)送和接收能力，與IS011898標準完全兼容，并具有抗汽車(chē)環(huán)境下的瞬間干擾、保護總線(xiàn)的能力。設計中，收發(fā)器的接受、發(fā)送腳原理上要和SJA1000的發(fā)送、接受腳相連接。但這樣一來(lái)，兩者的電氣不一致，造成電氣隔離，給通信帶來(lái)麻煩。為此，在它們之間接上高速光耦合器6N137，避開(kāi)了電氣隔離，更好的實(shí)現通信聯(lián)系。82C250的TXD、RXT就對應接上6N137的輸出腳OUT和輸入腳 IN；腳Rs作為斜率控制電阻輸入端，電阻的大小可以割據總線(xiàn)通信速度適當調整一般在16～140KΩ之間，設計中Rs阻值為47KΩ。在通過(guò)接一個(gè) 47K電阻分流之后，可以接地。電壓引腳Vcc，其電源電壓：4.5V〈 Vcc〈 5.5V，在設計中采用5V電壓。Vref作為基準電壓輸出端，設計中可以接地。而CANH，CANL腳是信號的輸入輸出，實(shí)現對電平信號的傳送，通過(guò)它們連接上雙絞線(xiàn)，完成通信傳輸。

　　基于X5045P的電路設計

　　X5045P在本設計中做為復位、監控電路使用，雖然增加了電路連接的復雜和成本，但對于電路的穩定和可靠性有起到很大的作用，是系統中不可缺少的部分。對X5045的操作是通過(guò)4根口線(xiàn)CS、SCK、SI和SO進(jìn)行同步串行通信來(lái)完成的。SCK是外部輸入的同步時(shí)鐘信號。在對芯片定改指令或數據時(shí)，時(shí)鐘前沿將SI引腳信號輸入；在讀郵數據時(shí)，時(shí)鐘后沿將數據位輸出到SO引腳上。數據的輸入/輸出都是高位在先。在設計中，/CS腳和單片機P1.0、 SI、 SCK、SO、RST分別與單片機的引腳P1.0~P1.3、RST連接。對于不用到的引腳，可以直接和地相連。電路設計如下：

　　圖2-10 X5045P電路監控、復位電路

　　TOP7 電源電路設計

　　設計中，對系統的電源都一致采用DC+5V電壓，光耦部分電路所采用的兩個(gè)電源Vcc和Vdd必須完全隔離。為此，設計電源如下所示：

　　圖2-11 電源電路

　　它由AH805升壓模塊及FP106升壓模塊組成。AH805是一種輸入1.2～3V，輸出5V的升壓模塊，在3V電池供電時(shí)可輸出100mA電流。 FP106是貼片式升壓模塊，輸入4～6V，輸出固定電壓為29±1V，輸出電流可達40mA，AH805及FP106都是一個(gè)電平控制的關(guān)閉電源控制端。兩節1.5V堿性電池輸出的3V電壓輸入AH805，AH805輸出+5V電壓，其一路作5V輸出，另一路輸入FP106使其產(chǎn)生28～30V電壓，經(jīng)穩壓管穩壓后輸出+12V電壓。從圖中可以看出，只要改變穩壓管的穩壓值，即可獲得不同的輸出電壓，使用十分靈活。FP106的第⑤腳為控制電源關(guān)閉端，在關(guān)閉電源時(shí)，耗電幾乎為零，當第⑤腳加高電平2.5V時(shí)，電源導通；當第⑤腳加低電平0.4V時(shí)，電源被關(guān)閉?？梢杂秒娐穪?lái)控制或手動(dòng)控制，若不需控制時(shí)，第⑤腳與第⑧腳連接。

　　接口電路總體電路原理圖

　　現場(chǎng)總線(xiàn)標準及其技術(shù)日益成為國際自動(dòng)控制領(lǐng)域關(guān)注的一大焦點(diǎn)，其原因是它改變了傳統控制系統的結構，形成了全新的網(wǎng)絡(luò )集成分布式控制系統。在我國，現場(chǎng)總線(xiàn)已經(jīng)發(fā)展到推廣應用階段，中國已經(jīng)成為各種現場(chǎng)總線(xiàn)激烈爭奪的重要戰場(chǎng)。因此研究現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)及其產(chǎn)品就顯得尤為重要。本文正是基于控制器 SJA1000和82C250收發(fā)器的基礎上，外接上看門(mén)狗電路芯片X5045P及高速光耦合器6N137，設計CAN總線(xiàn)接口電路，該電路理論上很好的實(shí)現了設計原理要求。該設計簡(jiǎn)單明了，在電路實(shí)現時(shí)，還需考慮各模塊間的接地、屏蔽等諸多問(wèn)題。PCA82C250提供對物理總線(xiàn)的符合CAN電氣協(xié)議的差動(dòng)發(fā)送和接收功能，另外，它具有的電流限制電路，還提供了對總線(xiàn)的進(jìn)一步的保護功能。通過(guò) 82C250與物理總線(xiàn)進(jìn)行連接，可使總線(xiàn)支持多達110個(gè)節點(diǎn)的掛接。對于CAN控制器及帶有CAN總線(xiàn)接口的器件，82C250并不是必須使用的器件，因為多數CAN控制器均具有配置靈活的收發(fā)接口并允許總線(xiàn)故障，只是驅動(dòng)能力一般只允許20～30個(gè)節點(diǎn)連接在一條總線(xiàn)上。

　　基于A(yíng)DAS的無(wú)線(xiàn)接口電路設計

　　無(wú)線(xiàn)射頻接收芯片MC33594

　　摩托羅拉的MC33594器件是高溫集成UHF超外差無(wú)線(xiàn)電接收模塊。該芯片采用LQFP-24封裝，工作頻率在300～450MHz頻段，電壓在 4.5～5.5V范圍內；接收靈敏度高達-103dBm。芯片最大的特點(diǎn)是帶有一串行外設接口SPI（Serial Peripheral Intelface）。通過(guò)SPI，它允許CPU與各種外圍接口器件以串行方式進(jìn)行通信，交換信息。SPI接口使用四條線(xiàn)：串行時(shí)鐘線(xiàn)（SCK），主機輸入／從機輸出數據線(xiàn)MISO，主機輸出／從機輸入數據線(xiàn)MOSI和低電平有效的從機選擇線(xiàn)RESET。

　　TPMS系統設計中較關(guān)鍵的一點(diǎn)是數據的傳輸部分。整個(gè)數據傳輸部分由兩部分組成：一是駕駛室中的無(wú)線(xiàn)接收部分，另外一部分是輪胎中的無(wú)線(xiàn)發(fā)射部分。這兩部分數據傳輸的準確性、穩定性，將是系統優(yōu)良性能的重要體現。

　　無(wú)線(xiàn)發(fā)射電路由發(fā)射芯片MC33493、AT89C2051單片機和電平轉換電路構成，如圖2所示。發(fā)射模塊中，引腳3（BAND引腳）接3V高電平，表示系統發(fā)射頻率為434MHz，用于選擇工作頻率；引腳 14（MODE引腳）接高電平，表示系統選擇FSK調制模式。FSK調制方式定義為一個(gè)信號的兩個(gè)不同的頻移值分別表示數字高、低兩種電平。在這個(gè)系統中，低頻移表示數字高電平，高頻移表示數字低電平。發(fā)射芯片的FSK調制方式由與晶振串聯(lián)的下拉負載電容C1來(lái)實(shí)現。與CFSK引腳相連的有一內部開(kāi)關(guān)，用以選通下拉電容C1。當DATA=O時(shí)（MODE引腳置高電平），開(kāi)關(guān)關(guān)閉，此時(shí)輸出高頻移；當DATA=1時(shí)，開(kāi)關(guān)接通，此時(shí)輸出低頻移，這就實(shí)現了 FSK調制方式，也就是說(shuō)，如果載波頻率是433.92MHz而且總的頻偏是士△f（MHz），則數字高電平表示為433.92MHz-△f，數字低電平表示為433.92 MHz+△f。

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　　TOP8 無(wú)線(xiàn)接收接口電路設計

　　無(wú)線(xiàn)接收接口電路主要由接收芯片MC33594與AT89C2051單片機構成，如圖3所示。接收芯片MC33594通過(guò)SPI接接口與單片機 AT89C2051的I／O口相連。該電路中，利用AT89C2051單片機的I／O口模擬SPI接口，通過(guò)用軟件控制的方式來(lái)進(jìn)行數據的傳送。

　　利用并口P1.1來(lái)模擬SPI的SCK輸出端，P1.2模擬MCU的數據輸出端（MOSI），P1.3模擬SPI的數據輸入端（MISO），P1.4模擬 SPI的從機選擇端RESET。在接收之前，首先置RESET引腳為低電平，使接收機變?yōu)閺臋C，而單片機變?yōu)橹鳈C。單片機通過(guò)MOSI信號線(xiàn)將單片機內的程序寫(xiě)入接收機的配置寄存器里對接收機進(jìn)行配置，配置好后再置：RESET引腳為高電平。此時(shí)單片機變?yōu)閺臋C，而接收機變?yōu)橹鳈C，它產(chǎn)生時(shí)鐘信號，同時(shí)數據由RFIN端接入，經(jīng)低噪聲放大器放大后送入混頻器，使其變換成中頻。在中頻級，經(jīng)變換的信號在送入解調器之前被放大和濾波。

　　為了與MC33594接收機所設定的SPI工作狀態(tài)在邏輯時(shí)序上協(xié)調一致，要使串行時(shí)鐘輸出P1.1的初始狀態(tài)為1，在選通MC33594后，置 P1.1為O。此時(shí)AT89C2051單片機輸出1位SCK時(shí)鐘，同時(shí)，使MC33594串行左移，從而輸出1位數據至AT80C2051單片機的 P1.3（模擬MCU的MISO線(xiàn)），再置Pl.1為1，使AT89C2051單片機從P1.O輸出1位數據（先為高位）至AT89C2051單片機。至此模擬1位數據輸入輸出完成。以后再置P1.1為0，模擬下一位的輸入輸出。依此循環(huán)8次，可完成1次通過(guò)SPI傳輸8位數據的操作。其程序包括MCU串行輸入、串行輸出和串行輸入／輸出3個(gè)子程序。MCU串行輸入是從接收機的MISO線(xiàn)上接收8位數據并放入寄存器R0中；串行輸出是將AT80C51單片機中R0寄存器的內容傳送到接收機的MOSI線(xiàn)上；串行輸入／輸出將AT89C2051單片機R0寄存器的內容傳送到MC33594的MOSI線(xiàn)上，同時(shí)從MC33594的MISO線(xiàn)上接收8位數據。由MOSI引腳將接收到的數據送入到單片機，這樣數據就可以在PC機上進(jìn)行顯示了。

　　高級駕駛中雷達無(wú)線(xiàn)傳輸系統電路設計

　　硬件系統設計

　　系統以MSP430F2274微控制器為核心，外圍電路由超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、聲光報警電路、通信接口電路、鍵盤(pán)液晶顯示電路五部分組成，下面逐一介紹。

　　圖2 倒車(chē)雷達系統主控電路圖

　　系統的主控電路圖如圖2所示。本系統中選用的MSP430F2274片內有32Kb閃存和1Kb RAM，因此無(wú)須外擴存儲器。外接的32.768kHz晶振作為CPU關(guān)閉狀態(tài)Basic-TImer的時(shí)鐘源，同時(shí)也作為系統的車(chē)載時(shí)鐘使用。

　　超聲波發(fā)送模塊電路如圖3所示，由超聲波產(chǎn)生和發(fā)射兩部分組成。超聲波的產(chǎn)生方法有兩種：硬件發(fā)生法和軟件發(fā)生法。常用的硬件發(fā)生法常采用如下方案：超聲波由CD4011構成的振蕩器振蕩產(chǎn)生，經(jīng)升壓變換推動(dòng)超聲波換能器而發(fā)射出去，振蕩器的起振和停振由單片機來(lái)控制。本設計采用軟件發(fā)生法，因為通過(guò)軟件發(fā)生法既可以減少硬件的復雜程度，降低系統的成本，又具有靈活性強、容易實(shí)現、穩定性好的優(yōu)點(diǎn)。本系統利用MSP430F2274單片機的定時(shí)器功能來(lái)產(chǎn)生穩定的PWM（40Hz）脈沖波，并通過(guò)I/O端口P2.3輸出到超聲波發(fā)射部分。在超聲波發(fā)射電路中CD4049一共包括了6個(gè)非門(mén)，圖3中線(xiàn)路僅使用了3個(gè)，為了防止干擾或被靜電擊穿導致整個(gè)CD4049損壞，把沒(méi)有使用的那一側的3個(gè)非門(mén)串起來(lái)做接地處理。當控制端輸出一系列固定頻率脈沖時(shí)，在壓電陶瓷型超聲波發(fā)射換能器UCM-40-T上就固定頻率的加正電壓和反電壓，發(fā)出大功率的超聲波，所得到的波形比其他方式效果更理想。

　　圖3 倒車(chē)雷達超聲波發(fā)送模塊

　　超聲波接收電路如圖4所示。這是本系統設計和調試的一個(gè)難點(diǎn)。壓電陶瓷型超聲波接收器 UCM-40-R 接收反射的超聲波轉換為40kHz毫伏級的電壓信號，需要經(jīng)過(guò)放大、處理、才能用于觸發(fā)單片機中斷。一方面傳感器輸出信號微弱，由于反射條件不同，需要放大倍數的范圍大約是100～5000，另一方面傳感器輸出阻抗較大，需要高輸入阻抗的多級放大電路，而高輸入阻抗容易接收干擾信號。通常采用兩種方案：一是采用運算放大器組成多級選頻放大電路；二是采用專(zhuān)用的集成前置放大器。第一種方案容易產(chǎn)生自激振蕩，要使接收電路達到很好靈敏度和抗干擾效果，電路的調試是較困難的。本系統采用專(zhuān)用的集成電路前置放大器 CX20106，它由前置放大器、限幅放大器、帶通濾波器、檢波器、積分器、整型電路組成。其中前置放大器具有自動(dòng)增益控制功能，可以保證在超聲波傳感器接收較遠反射信號輸出微弱電壓時(shí)放大器有較高的增益，在近距離輸入信號強時(shí)放大器不會(huì )過(guò)載。調節芯片引腳5的外接電阻R3，將它的濾波器的中心頻率設置在 40kHz，達到了很好的效果。當接收到與濾波器中心頻率相符的信號時(shí)，其輸出引腳7輸出一個(gè)低電平，而輸出引腳7直接接到MSP430F2274的 P2.2上，以觸發(fā)中斷。

　　圖4 倒車(chē)雷達超聲波接收模塊

　　圖5 倒車(chē)雷達聲光報警電路圖

　　報警模塊采用簡(jiǎn)單的聲光報警電路，如圖5所示。先設定一個(gè)臨界值，當車(chē)尾與障礙物的距離小于設定的最小距離時(shí)，紅色指示燈閃亮，綠色指示燈熄滅。單片機向其端口發(fā)出PWM脈沖，隨著(zhù)距離的減小，通過(guò)控制PWM脈沖的占空比使閃光和蜂鳴的頻率加劇，以此來(lái)提示駕駛員。

　　圖6 倒車(chē)雷達通信接口電路圖

　　通信接口電路如圖6所示。采用美信的MAX3232芯片，外圍電路非常簡(jiǎn)單，只需要5個(gè)0.1μF的電容器。該電路把單片機串口輸出信號隔離變換成 RS-232信號發(fā)送到汽車(chē)總線(xiàn)上，同時(shí)還可以實(shí)現該系統與計算機的通信。

　　圖7 倒車(chē)雷達鍵盤(pán)顯示電路圖

　　鍵盤(pán)和顯示電路如圖7所示，由鍵盤(pán)和液晶顯示兩部分組成。其中鍵盤(pán)采用獨立式按鍵，有3個(gè)按鍵，一個(gè)設置鍵、一個(gè)上翻鍵、一個(gè)下翻鍵?？梢赃M(jìn)行報警值、工作方式、時(shí)鐘等各個(gè)參數的設置。液晶顯示電路采用ZJM12864BSBD這款低功耗的點(diǎn)陣圖形式LCD，顯示格式為128點(diǎn)（列）&TImes;64點(diǎn)（行），具有多功能指令，容易使用，可實(shí)時(shí)的顯示時(shí)鐘、距離和報警提示信息，方便直觀(guān)。

　　TOP9 基于A(yíng)DAS嵌入式導航儀電路設計

　　北斗基帶芯片處理模塊及電路

　　北斗基帶芯片采用的是HwaNavchip-1芯片，可快速捕獲北斗系統B1和B3頻點(diǎn)的精密測距碼和北斗／GPS衛星的普通測距碼，具有較快的捕獲速度、極高的動(dòng)態(tài)跟蹤范圍和測量精度，通過(guò)串口輸出標準的二進(jìn)制或NMEA-0183格式的信號，數據被傳送到解析程序進(jìn)行驗證處理，計算出位置信息，并在液晶顯示器上進(jìn)行顯示。這部分電路的主要工作原理和過(guò)程是將射頻信號經(jīng)過(guò)下變頻成為模擬中頻信號再通過(guò)A／D轉換得到導航信號，這些信號經(jīng)過(guò)基帶處理模塊和導航信息處理模塊捕獲、跟蹤、解算得到輸出的導航信息。A／D轉換和射頻前端電路分別如圖3、4所示，北斗基帶芯片部分電路如圖5所示。

　　底板硬件電路

　　彩色液晶屏接口及觸摸屏驅動(dòng)電路

　　S3C2440A內置有液晶控制器，可以支持最大256 k色TFT彩色液晶屏、最大4 k色STN彩色液晶屏。彩色屏上帶有觸摸屏（為四線(xiàn)電阻式觸摸屏），用于檢測屏幕觸摸輸入信號，有利于提高人機交互的友好性。在使用的時(shí)候，需要一套切換控制及ADC轉換電路，用于切換觸摸屏的X、Y軸輸入，并進(jìn)行A／D轉換。接口與觸摸屏驅動(dòng)電路如圖6所示。

　　TOP10 USB接口電路設計

　　S3C2440A具2兩個(gè)USB Host控制器和1個(gè)USB Device控制器，本設計只使用了DN0、DP0引腳作為唯一的下行口，為此還設計了1個(gè)USB集線(xiàn)器電路．通過(guò)集線(xiàn)器可以方便對USB下行口進(jìn)行擴展，USB集線(xiàn)器芯片采用的是MICRO公司的AU9254。用于電子海圖、導航定位軟件更新，導航數據下載保存等。電路連接如圖7所示。

　　RS-422接口電路

　　目前船舶駕駛臺導航設備均采用RS-422接口進(jìn)行數據互聯(lián)，由于接收器采用高輸入阻抗和發(fā)送驅動(dòng)器比RS-232更強的驅動(dòng)能力，允許在相同傳輸線(xiàn)上連接多個(gè)接收節點(diǎn)，所以RS-422支持點(diǎn)對多的雙向通信，采用全雙工通信模式，差模傳輸，抗干擾能力強，能給ECDIS和雷達等導航設備提供實(shí)時(shí)北斗導航定位信息。電路如圖8所示。

　　電源電路

　　本系統使用的電源電路圖9所示，5 V的電源經(jīng)過(guò)C46、C48和C49濾波后，由兩片低壓差電源芯片將電源轉換為穩定的3．3 V電源，分別給主板供電（電路圖中VDD33）和給核心板供電（電路圖中PVDD33）。

　　本系統的硬件平臺為三星公司的S3C2440A微處理器。S3C2440A的核心處理器（CPU）是一個(gè)由Advanced RISCMacllines有限公司設計的16／32為ARM920T的RISC處理器。ARM920T實(shí)現了MMU、AMBA、BUS及Harvard 高速緩沖體系結構。這一結構具有獨立的16KB指令Cache和16KB數據Cache。每個(gè)都是由8字節的行組成。通過(guò)提供一整套完整的通用系統外設，S3C2440A減少整體系統成本和無(wú)需配置額外的組件。
電子發(fā)燒友網(wǎng)技術(shù)編輯點(diǎn)評分析：

　　在過(guò)去的幾年中，高級輔助駕駛系統的市場(chǎng)已經(jīng)開(kāi)始蓬勃發(fā)展。目前，以舒適性為導向的系統（如ACC）主要應用在中級或豪華轎車(chē)上。未來(lái)，這些系統將會(huì )被涵蓋到安全系統當中，并且在經(jīng)濟型轎車(chē)中得以應用。

　　但是，高級輔助駕駛系統的發(fā)展不應該僅僅被視為一個(gè)技術(shù)問(wèn)題，其中包括很多與司機之間的影響，以及和車(chē)輛結構之間的影響關(guān)系。這就使得系統需求的方法是非常復雜和重要的。西門(mén)子VDO汽車(chē)公司通過(guò)pro.pilot網(wǎng)絡(luò )將自己視為一個(gè)系統集成者，更有效地來(lái)迎接挑戰。

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