基于CPLD的高速超声车距报警器设计

基于CPLD的高速超声车距报警器设计 2012/3/1

摘要：本文给出了一个基于CPLD高速超声车距报警器系统设计。关键词：车距报警器;CPLD;双口RAM引言为减少汽车碰撞事故的发生,汽车碰撞技术在近年发展很快。汽车避撞技术首先需要解决的问题是汽车之间的安全距离,当汽车与汽车之间的距离小于安全距离时,就应该能够自动报警。本文给出了高速防撞器的核心部分：车距报警器的设计方法。笔者设计了一款安装于车前／车尾的便携式系统,能在汽车停车、倒车以及行使过程中自动监控汽车与其它

摘要：本文给出了一个基于CPLD高速超声车距报警器系统设计。

关键词：车距报警器;CPLD;双口RAM

引言

为减少汽车碰撞事故的发生,汽车碰撞技术在近年发展很快。汽车避撞技术首先需要解决的问题是汽车之间的安全距离,当汽车与汽车之间的距离小于安全距离时,就应该能够自动报警。本文给出了高速防撞器的核心部分：车距报警器的设计方法。笔者设计了一款安装于车前／车尾的便携式系统,能在汽车停车、倒车以及行使过程中自动监控汽车与其它汽车、人和障碍物之间的距离,如果距离小于规定的安全距离（一般为两米左右）则报警,防止恶**故的发生。

其原理是不断监控利用超声波距离传感器得到的距离信息,遇到“危险信号”（距离过小）则报警。但是,由于汽车在行使过程中一般速度较高,同时某些用途的汽车的驾驶环境决定了其交通环境具有突发性、意外性的特点。因此,距离报警器必须具有实时、准确的特点,这对该系统的实时性要求非常高。系统原理框图如图1所示。

图1 系统原理框图

系统功能

系统的功能框图主要有两个子系统组成：信号采集子系统和监控子系统,如图2所示。其中,信号采集子系统用于实现高速距离信号的采集,核心器件包括一片CPLD和一个和超声测距传感器相连的ADC。而监控子系统由51单片机最小系统组成,主要负责信号的预处理、判断和驱动报警器。两个子系统之间的通讯,由一片双口RAM来完成。

图2 系统组成框图

两个子系统的具体功能实现如下：

高速信号采集子系统

·CPLD接到MCU(89C51)的工作触发信号(START,高电平有效)之后,开始控制和超声距离传感器的ADC,进行实时数据采集;

·与ADC控制信号同步提供RAM地址计数器(A0~A16)和写信号(/WE),使得每次ADC的结果直接存入双口RAM并且自动增加地址;

·当地址计数器达到最大的时候,发出中断脉冲信号(RAM_FULL,上升沿有效),提示监控子系统RAM已满,可以进行下一步处理;

C51监控子系统

·启动后,发出工作触发信号（START）给CPLD子系统,通知信号采集子系统开始工作,然后进入等待循环;

·接到RAM_FULL中断(INT1)脉冲之后,知道RAM已经写满一帧。读取双口RAM中的数据,提取距离信息,判断是“危险”还是“安全”;

·如果距离处于“安全”则退出中断服务程序返回;如果为“危险”则拉低SRART信号,让CPLD和ADC停止工作,并立刻驱动报警器报警,直至控制人员（司机）做出相应反映后手工复位。

系统软、硬件设计

ADC选择