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基于nRF24E1与TMC2023的汽车防撞系统

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

 摘要:介绍现今最流行的单片射频收发芯片nRF24E1与具有相关运算功能的特殊芯片TMC2023的性能特点;阐述信号处理当中的相关运算理论,并将该理论与以上述两个芯片为核心的电路结合,用于汽车防撞系统当中,增强汽车防撞系统的能力。

    关键词:射频收发 相关运算 防撞系统 nRF24E1 TMC2023

引 言

  随着时代的发展,社会的进步,越来越多的汽车进入了普通人的家庭。尽管公路条件在不断改进,仍然避免不了公路上汽车拥挤的现状,再加上车速逐渐提高,恶性交通事故无时无刻不在发生,给人们和社会带来了巨大的生命与财产损失。

图1

  汽车防撞系统是一种可向司机预先发出视听告警信号的探测装置。它通常安装在汽车上,能探测企图接近车身的行人、车辆或周围障碍物;能向司机及乘员提前发出即将发生撞车危险的信号,促使司机甚至撇开司机采取应急措施来应付特殊险情,避免损失。当前,尽管各国都在研究防碰撞系统,但怎样才能更好地解决虚警的问题,始终困扰着相关工作者。国际上的研究者通过大量的实验研究,已经达成共识,防撞系统若想有效地解决上述问题,必须使其具有如下功能,即:

① 必须具备测角能力。目标的方位角信息对于去除虚警是必不可少的。

② 设计出易于产生、抗干扰性能强的复杂发射信号,配合实时高效的信号处理和目标检测算法,以去除虚警。

  只有以上两点紧密结合起来,才能保证汽车防碰撞系统的可靠性。

1 芯片特点介绍(范文先生网www.fwsir.com收集整理)

   (1)相关运算芯片TMC2032

  TMC2032是一种新型的全数字相关器电路,其相关字长和相关门限可编程。该芯片是由美国TRW公司近年推出的单片64位CMOS全数字相关大规模集成电路。其内部有3个独立时钟的八位移位寄存器:随机数据寄存器A、本地码寄存器B和屏蔽码寄存器M;1个七位BCD编码输出,并与预置的门限值在比较器中比较。若相关值大于或等于门限值,则标志位由低变高。由于采用了先进的高CMOS生产工艺,并行相关速率高达30Mbps以上;可广泛用于同步、匹配滤波、误码检测、记录及条形码识别等,尤其适合雷达信号的识别。

    (2)射频收发芯片nRF24E1

  nRF24E1是一种工作频率可达到2.4GHz的无线射频收发芯片。内部嵌有与8051兼容的微处理器和10位9输入的A/D转换器,可以在1.9~3.6V之间的电压下稳定工作。其内部还有电压调整器和VDD电压监视,通道形状时间小于200μs,数据速率1Mbps,不需要外接SAW滤波器。nRF24E1是目前世界首次推出的全球2.4GHz通用的,完整低成本射频系统级芯片。无线收发部分有与nRF2401同样的功能。该功能由外部并行口和外部SPI启动,每一个待发信号对于处理器来讲都可以作为中断来编程,或者通过GPIO端口实现。nRF24E1是一个可以在世界公用的频段范围(2.4~2.5GHz)内实现无线通信的芯片。收发机包含1个完全集成的分频器、放大器、调节器和2个收发单元。输出能量、频段和其它射频参数,可通过射频寄存器方便地编程调节。在发送模式下,电流消耗只有10.5mA;在接收模式下,只有18mA,所以功耗相当低。

2 系统结构

   整套信息采集系统由5套射频发射与接收装置组成,每套发射与接收部分的基本电路都是一致的。图1是射频收发的核心电路。这5 套收发系统又与DSP中央处理器相连。中央处理器负责计算它们传过来的数据,然后由其根据实际情况作出决策。基于nRF24E1与TMC2023的汽车防撞系统

  每套发射与接收装置的结构如图1所示。首先,由以nRF24E1为核心的射频发射电路发出高频电磁波,在发出之前,由相关运算芯片TMC2032送来的调制信号对其进行调制,从而产生出与其它射频收发单元不同的射频信号,为接收做好充分准备。为了使电磁波信号能够有足够远的传播距离,还需要对调制后的信号进行放大,完成这个功能的电路就是功放电路。最后,把这样的一个信号传向空中。

  当发出去的电磁波遇到障碍物返回时,首先要经过相关运算芯片TMC2032进行识别:若是同组发射部分发出去的,则接收,并把这个信号进一步传给射频接收部分。接收芯片通过这样的电磁波在空中传播而产生的相位移,计算出其传播所耗的时间,再计算出障碍物与该组收发部分的距离。最后,把这个距离信息送给中央处理器。中央处理单片机要同时对5 组射频收发单元传过来的距离信息作出计算,得知所测的障碍物与车的立体方位距离。到此,障碍物的信息采集工作基本已经做完,剩下的就是把这个综合信息再传给更高级的中央处理器,让其作出最后决策。

3 收发单元的布置方案及计算示例

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