感測器

4.1.1 督普勒雷達測速器之信號擷取設計

督普勒雷達測速器，由交通大學電信系鐘世忠教授帶領的研究團隊提供。

這個測速器固定在實驗車底部，如圖 4.1，以督普勒效應偵測實驗車與地面的相 對速度。這個雷達需要的電源供應為直流 12 伏特，工作電流為 70mA，可與 MicroAutoBox 使用同一組電源；在輸出信號方面，雷達會輸出一個類比信號，

而此信號的頻率與車速有線性關係，因此，我們還需要設計一個信號擷取電路，

將頻譜信號解碼為時域的車速信號。

圖 4.1：測速雷達裝置在車輛底盤

首先，我們先在實驗車測試雷達功能，發現雷達的輸出信號的直流部分 約在 40mV 附近，而交流部份的頻率在 0~10kHz 變動。而 MicroAutoBox 的類比到 數位轉換器（ADC） 取樣頻率為 150kHz，大於交流信號的頻率 15 倍，所以，足 以提供精確的取樣雷達的類比輸出。

但是，MicroAutoBox 的類比到數位轉換器的工作電壓為 0~5V、解析度為 12 位 元 ， 但 雷 達 的 輸 出 電 壓 頂 多 到 50mV ， 因 此 ， 若 直 接 連 接 雷 達 與 MicroAutoBox，將會浪費 12 位元的解析度，因為沒有雷達信號分布在 50mV~5V 這 個 範 圍 。 因 此 ， 我 們 將 雷 達 信 號 先 外 接 一 個 非 反 向 放 大 器 ， 再 送 到 MicroAutoBox 的類比到數位轉換器，如圖 4.2。

測速雷達

非反向

放大器 MicroAutoBox 0~50mV 0~5V

圖 4.2：測速雷達輸出信號放大後再送到 MicroAutoBox

將雷達輸出信號取樣後，還無法直接送入控制器作為運算用的速度值，控 制器需要的是信號大小(magnitude)與車速有線性關係，但雷達的輸出信號則是 的信號頻率(frequency)與車速有線性關係，因此，在 MicroAutoBox 內部，還必 須設計一段解碼器，算出控制器能用的車速信號。

圖 4.3 為車速解碼器的方塊圖，信號取樣之後，先進入緩衝器(Buffer)形 成一段序列樣本，接著，對這個序列樣本作快速傅利葉轉換(Fast Fourier Transform, FFT)，我們會得到該序列的頻譜。由於車速信號最高為 10kHz，因 此，刪除大於 10kHz 的部份。最後，由頻譜中找出最大值發生處的頻率索引值，

線拉出，共有兩條信號線，一條是車速線，另外一條是地線，經過測量之後，信

由於這個車速信號的最高震幅高達 12V，而 MicroAutoBox 的數位輸入接口 的最高操作電壓為 5V，因此，車速信號必須透過 74LS244(Octal buffer/line driver)轉換規格，避免損壞 MicroAutoBox 接頭。

4.1.3 影像測距之信號整合

影像測距系統，來自交通大學電控系吳炳飛教授帶領的影像研究團隊，提供 了完整的道路資訊。在研究執行的第一年，影像研究團隊可精準提供實驗車與前 方障礙物的距離，而在影像理論發展階段，演算法是在個人電腦中完成的，因此，

我們必須由個人電腦取出運算結果。在此，我們連接個人電腦都會配備的 9-pin

Com Port 傳送運算結果，使用 RS-232 協定傳送資料，此介面又稱為序列埠 (serial port)，是許多個人電腦上的通訊介面之一。表 4.2 為 Com Port 的腳位 說明，但是我們只需要使用其中三隻腳位，傳送資料 (RX)、接收資料 (TX)與接 地 (GND)，就可以與 MicroAutoBox 收送資料。

表 4.2：Com Port 的腳位說明

但是，個人電腦的 RS-232 電氣標準，與 MicroAutoBox 的格式位準不同、

而且反向，因此，RX 與 TX 信號需經過 74LS04 反向器(Inverter)，才能正確的 接收資料，圖 4.4 是與 Com Port 連接的電路圖，圖中 P1 為連接到 Com Port 的 連接頭，我們使用 74LS04 中的兩個反向器來做信號轉換。

圖 4.4：連接 Com Port 的電路圖