一種基于MSP430的倒車(chē)雷達設計

　　隨著(zhù)人們對汽車(chē)輔助駕駛系統智能化要求的提高和汽車(chē)電子系統的網(wǎng)絡(luò )化發(fā)展，新型的倒車(chē)雷達應能夠連續測距并顯示障礙物距離，并具有通信功能，能夠把數據發(fā)送到汽車(chē)總線(xiàn)上去。

　 以往的倒車(chē)雷達設計使用的元器件較多，功能也較簡(jiǎn)單。本文介紹的基于新型高性能超低功耗單片機MSP430F2274的倒車(chē)雷達可以彌補以往產(chǎn)品的不足。

系統總體設計

　　系統采用超聲波測距原理。超聲波測距儀器一般由發(fā)射器、接收器和信號處理器三部分組成。工作時(shí)，超聲波發(fā)射器發(fā)出超聲波脈沖，超聲波接收器接收遇到障礙物反射回來(lái)的反射波，準確測量超聲波從發(fā)射到遇到障礙物反射返回的時(shí)間，根據超聲波的傳播速度，可以計算出障礙物距離。作為一種非接觸式的檢測方式，超聲波具有空氣傳播衰減小、反射能力和穿透性強的特點(diǎn)。超聲波測距具有在近距離范圍內有不受光線(xiàn)和雨雪霧的影響、結構簡(jiǎn)單、制作方便和成本低等優(yōu)點(diǎn)。高性能的單片機結合超聲波測距，可以實(shí)現功能強大、使用方便的倒車(chē)雷達。TI公司的16位單片機MSP430F2274功耗極低，片上資源豐富，同時(shí)利用JTAG接口技術(shù)，可以對片上閃存方便的編程，便于軟件的升級，非常適合作為倒車(chē)雷達系統的微控制器。倒車(chē)雷達系統的框圖如圖1所示。

圖1 倒車(chē)雷達系統框圖

　　
硬件系統設計

　　系統以MSP430F2274微控制器為核心，外圍電路由超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、聲光報警電路、通信接口電路、鍵盤(pán)液晶顯示電路五部分組成，下面逐一介紹。

圖2 倒車(chē)雷達系統主控電路圖

　　系統的主控電路圖如圖2所示。本系統中選用的MSP430F2274片內有32Kb閃存和1Kb RAM，因此無(wú)須外擴存儲器。外接的32.768kHz晶振作為CPU關(guān)閉狀態(tài)Basic-Timer的時(shí)鐘源，同時(shí)也作為系統的車(chē)載時(shí)鐘使用。

　　超聲波發(fā)送模塊電路如圖3所示，由超聲波產(chǎn)生和發(fā)射兩部分組成。超聲波的產(chǎn)生方法有兩種：硬件發(fā)生法和軟件發(fā)生法。常用的硬件發(fā)生法常采用如下方案：超聲波由CD4011構成的振蕩器振蕩產(chǎn)生，經(jīng)升壓變換推動(dòng)超聲波換能器而發(fā)射出去，振蕩器的起振和停振由單片機來(lái)控制。本設計采用軟件發(fā)生法，因為通過(guò)軟件發(fā)生法既可以減少硬件的復雜程度，降低系統的成本，又具有靈活性強、容易實(shí)現、穩定性好的優(yōu)點(diǎn)。本系統利用MSP430F2274單片機的定時(shí)器功能來(lái)產(chǎn)生穩定的PWM（40Hz）脈沖波，并通過(guò)I/O端口P2.3輸出到超聲波發(fā)射部分。在超聲波發(fā)射電路中CD4049一共包括了6個(gè)非門(mén)，圖3中線(xiàn)路僅使用了3個(gè)，為了防止干擾或被靜電擊穿導致整個(gè)CD4049損壞，把沒(méi)有使用的那一側的3個(gè)非門(mén)串起來(lái)做接地處理。當控制端輸出一系列固定頻率脈沖時(shí)，在壓電陶瓷型超聲波發(fā)射換能器UCM-40-T上就固定頻率的加正電壓和反電壓，發(fā)出大功率的超聲波，所得到的波形比其他方式效果更理想。

圖3 倒車(chē)雷達超聲波發(fā)送模塊