基于MSP430單片機的倒車(chē)雷達設計

超聲波雷達又稱(chēng)泊車(chē)輔助系統，是一種利用超聲波原理，由裝載于車(chē)尾保險杠上的探頭發(fā)送超生波撞擊障礙物后， 反射此聲波探頭，從而計算出車(chē)體與障礙物之間的距離。倒車(chē)雷達主要由三部分組成：

感應器（探頭），主機，顯示設備。感應器發(fā)出和接收超聲波信號，然后將得到的信號傳輸到主機里面的電腦進(jìn)行分析，再通過(guò)顯示設備顯示出來(lái)。隨著(zhù)人們對汽車(chē)駕駛輔助系統易用性要求的提高，以及單片機價(jià)格不斷下降和汽車(chē)電子系統網(wǎng)絡(luò )化發(fā)展的要求，新型的倒車(chē)雷達都是以單片機為核心的智能測距傳感系統。本文介紹了一種基于MSP430 單片機的超聲波倒車(chē)雷達監測報警系統。

1 系統的硬件設計

本倒車(chē)雷達主要用來(lái)顯示汽車(chē)后面的情景，測量和障礙物之間的距離。整個(gè)設計主要由MSP430 單片機、超聲波發(fā)生模塊、超聲波接受模塊、視頻采集模塊、LCD 顯示模塊以及語(yǔ)音報警模塊組成。單片機外圍擴展一系列功能模塊如LCD、USB 接口等，USB 主機接口連接攝像頭模塊采集視頻圖像信息系統，結合ARM 處理器實(shí)現視頻/圖像的采集、壓縮，并將采集后的數據發(fā)送到接收端，并通過(guò)LCD 顯示出來(lái)。

1.1 倒車(chē)雷達總體結構

倒車(chē)雷達的設計由五部分組成：超聲波發(fā)生模塊、超聲波接受模塊、攝像頭視頻采集系統、LCD 顯示模塊、語(yǔ)音報警系統，其總體體系結構見(jiàn)圖1.1.

圖1.1 系統的總體設計

各模塊完成的具體任務(wù)如下：

1.1.1 測距系統：由超聲波發(fā)生模塊、超聲波接受模塊、單片機控制系統組成，用來(lái)測量汽車(chē)與障礙物之間的距離。

1.1.2 顯示報警系統：主要由USB 攝像頭、控制系統、顯示模塊和語(yǔ)音報警組成， 用來(lái)顯示車(chē)后和車(chē)側面的詳細情景并通過(guò)彩色液晶顯示，同時(shí)通過(guò)語(yǔ)音提示報警。

1.1.3 控制系統：是本系統的核心，采用MSP430 單片機，控制整個(gè)系統的運行，對各種接口電路進(jìn)行控制。

1.2 超聲波發(fā)射與接收

單穩觸發(fā)器接收來(lái)自S430F1101 的P1.3 端口輸出的40ms 脈沖波，經(jīng)過(guò)觸發(fā)器的電壓提升和脈寬控制輸出頻率不變、高電平寬度為160us 的方波，方波周期為40ms.此脈沖信號作為555 振蕩器的置位脈沖。在置位期問(wèn)，555 定時(shí)產(chǎn)生40kHz 的振蕩信號，由超聲波發(fā)射頭T40K 將電信號轉化成超聲波發(fā)射出去。超聲發(fā)射器便發(fā)射出脈沖數為7 個(gè)的脈沖串（1 / 40kHz=O.25ms），超聲波發(fā)射器的聲波傳播到反射物，再由反射物反射到接收器。

超聲波接收UCM-R40 接收到的回波信號轉換成電壓信號，經(jīng)過(guò)兩級放大及電壓整形電路，整形后的直流電壓并不平滑，需加一個(gè)電容C5 濾波，濾波后的電壓范圍基本穩定，用這個(gè)電壓驅動(dòng)光電耦合器件SFH65A-1 的發(fā)光二極管，這時(shí)光敏三極管導通，經(jīng)過(guò)一個(gè)反相器輸出電平信號，再經(jīng)過(guò)一個(gè)反相器使電平信號基本穩定。電平信號直接輸入單片機的外部中斷入口，該高電平作為MSP430 的外部中斷的中斷信號使單片機產(chǎn)生中斷， 在中斷服務(wù)程序中停止計數器的計時(shí)，并計算出有關(guān)數據。

1.3 顯示電路設計

采用實(shí)時(shí)圖像視頻具有直觀(guān)生動(dòng)、快速便捷、內容豐富的特點(diǎn)，便于司機及時(shí)詳盡掌握周?chē)沫h(huán)境，做出準確的判斷。使用USB 攝像頭作為本系統的圖像采集器件。選擇主控芯片型號為中芯微公司的ZC301 攝像頭通過(guò)USB 接口與AT91RM9200 通信，ARM 經(jīng)過(guò)相應的數據處理，通過(guò)液晶屏實(shí)時(shí)顯示。