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基于CPLD控制器和AD9283芯片实现车距报警器的设计

小序

为削减汽车碰撞变乱的发生,汽车碰撞技巧在近年景长很快。汽车避撞技巧首先必要办理的问题是汽车之间的安然间隔,当汽车与汽车之间的间隔小于安然间隔时,就应该能够自动报警。本文给出了高速防撞器的核心部分:车距报警器的设计措施。设计了一款安装于车前/车尾的便携式系统,能在汽车泊车、倒车以及行使历程中自动监控汽车与其它汽车、人和障碍物之间的间隔,假如间隔小于规定的安然间隔(一样平常为两米阁下)则报警,防止恶**故的发生。

其道理是赓续监控使用超声波间隔传感器获得的间隔信息,碰到“危险旌旗灯号”(间隔过小)则报警。然则,因为汽车在行使历程中一样平常速率较高,同时某些用途的汽车的驾驶情况抉择了其交通情况具有突发性、意外性的特征。是以,间隔报警器必须具有实时、准确的特征,这对该系统的实时性要求异常高。系统道理框图如图1所示。

系统功能

系统的功能框图主要有两个子系统组成:旌旗灯号采集子系统和监控子系统,如图2所示。此中,旌旗灯号采集子系统用于实现高速间隔旌旗灯号的采集,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,主要认真旌旗灯号的预处置惩罚、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。

两个子系统的详细功能实现如下:

高速旌旗灯号采集子系统

·CPLD接到MCU(89C51)的事情触发旌旗灯号(START,高电平有效)之后,开始节制和超声间隔传感器的ADC,进行实时数据采集;

·与ADC节制旌旗灯号同步供给RAM地址计数器(A0~A16)和写旌旗灯号(/WE),使得每次ADC的结果直接存入双口RAM并且自动增添地址;

·当地址计数器达到最大年夜的时刻,发出中断脉冲旌旗灯号(RAM_FULL,上升沿有效),提示监控子系统RAM已满,可以进行下一步处置惩罚;

C51监控子系统

·启动后,发出事情触发旌旗灯号(START)给CPLD子系统,看护旌旗灯号采集子系统开始事情,然落后入等待轮回;

·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,提取间隔信息,判断是“危险”照样“安然”;

·假如间隔处于“安然”则退出中断办事法度榜样返回;假如为“危险”则拉低SRART旌旗灯号,让CPLD和ADC竣事事情,并立即驱动报警器报警,直至节制职员(司机)做出响应反应背工工复位。

系统软、硬件设计

ADC选择

因为系统频率为20MHz,根据Nyquist定律,采样频率应该在40MHz以上,为了前进精度,本系统选用了AD公司的AD9283芯片,该芯片事情电压为3.3V,最高事情频率为100MHz,8Bit并口输出。事情时,只必要CPLD节制器孕育发生采样时钟输入(上升沿有效)就可以完成一次AD采样。

CPLD节制器

本系统的核心器件是CPLD节制器。在以往的数据采集系统中,ADC-RAM模块每每采纳MCU作为CPU来节制,是以,采集频率直吸收到MCU速率的制约,并且当速率要求较高时,和RAM存储器的同步也成为问题。基于这个斟酌,系统采纳Altera公司的EPM7064 CPLD芯片来同时节制ADC和RAM,从而很好地办理了时序精度和同步的问题。CPLD的功能逻辑,用VHDL说话实现,首先定义了七个实际必要用到的端口:

start 开始采样,单片机供给,见告CPLD子系统开始事情;

clk CPLD的时钟,本系统采纳epm7064的全局时钟引脚;

enc ADC时钟,上升沿有效;

we_ram_b 为RAM供给WE旌旗灯号,低有效;

cs_ram_b 为RAM供给CS旌旗灯号,低有效;

addr 为RAM供给地址旌旗灯号,累加直至加满孕育发生中断;

intr RAM写满中断输出,输出一个上升沿;

对应于前面描述的两个逻辑,我们用VHDL说话编写了两段历程。

系统仿真采纳MAXPLUXII 10.1,经测试完全相符本系统的要求。

89C51单片机监控子系统部分为范例的51最小系统。此中,P0、P2被用于地址、数据复用口,INT1吸收RAM_FULL的中断输入,P1口被用于节制,发送START旌旗灯号等。

数据缓存及通讯

本系统包括两个子系统,是以,两个子系统之间必须经由过程缓冲器来进行通讯。一样平常而言,多处置惩罚器间通讯措施有三种:(1) 双口RAM; (2) 高速FIF0; (3)总线开关存储器。双端口 RAM作为一种特殊的RAM芯片,在高速数据采集处置惩罚系统中获得广泛的利用。它具有两个自力的端口,各自均有一套自力的数据总线、地址总线和节制总线,容许两个端口自力地对存储器中的任何单元进行存取操作。当两个端口同时对存储器中的同一单元进行存取操作时,可由其内部仲裁逻辑抉择优先权。即当两组地址总线完全相同时,片内总线仲裁逻辑向后造访的一方发出等待旌旗灯号,使该方进入等待,待另一方造访停止之后等待取缔,等待方继承造访这一地址。双口RAM的特殊布局使得双机可以方便快速地进行数据互换,大年夜大年夜前进了主机与DSP运动节制卡的并行处置惩罚能力,而且办理了DMA要领存在的问题。我们选用Integrated Device Technology公司的IDT7132/IDT7142单片双口 RAM,它是2K*8Bit的双口高速静态RAM,存取速率为20ns,CPLD系统和89C51可以同时造访。

超声传感器和报警器

系统输入部分采纳奥特仪表制造公司的P42-M超声传感器,而报警器为新华电子公司的XH04电磁式蜂鸣器

整机调试

因为要采集的超声旌旗灯号属于高频旌旗灯号,是以,PCB电路板的电磁兼容性问题显得异常紧张,本系统PCB板由专业厂商设计,充分斟酌到了抗滋扰的身分。颠末测试,高频旌旗灯号在系统中没有孕育发生影响系统整体机能的滋扰。

我们用数字旌旗灯号发生器孕育发生不合频率的方波、三角波旌旗灯号作为仿真旌旗灯号直接输入到ADC模拟输入端进行测试,并在试验中徐徐改变C51软件中的报警阈值。测试结果注解,该系统很好地达到了预想的功能要求,并且有优越的实时性和鲁棒性。

责任编辑:gt

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