基于MSP430單片機的倒車雷達設(shè)計

超聲波雷達又稱泊車輔助系統(tǒng)，是一種利用超聲波原理，由裝載于車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，從而計算出車體與障礙物之間的距離。倒車雷達主要由三部分組成：

感應器（探頭），主機，顯示設(shè)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?shù)街鳈C里面的電腦進行分析，再通過顯示設(shè)備顯示出來。隨著人們對汽車駕駛輔助系統(tǒng)易用性要求的提高，以及單片機價格不斷下降和汽車電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的要求，新型的倒車雷達都是以單片機為核心的智能測距傳感系統(tǒng)。本文介紹了一種基于MSP430 單片機的超聲波倒車雷達監(jiān)測報警系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)的硬件設(shè)計

本倒車雷達主要用來顯示汽車后面的情景，測量和障礙物之間的距離。整個設(shè)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(tǒng)，結(jié)合ARM 處理器實現(xiàn)視頻/圖像的采集、壓縮，并將采集后的數(shù)據(jù)發(fā)送到接收端，并通過LCD 顯示出來。

1.1 倒車雷達總體結(jié)構(gòu)

倒車雷達的設(shè)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(tǒng)、LCD 顯示模塊、語音報警系統(tǒng)，其總體體系結(jié)構(gòu)見圖1.1.

圖1.1 系統(tǒng)的總體設(shè)計

各模塊完成的具體任務(wù)如下：

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

1.1.2 顯示報警系統(tǒng)：主要由USB 攝像頭、控制系統(tǒng)、顯示模塊和語音報警組成， 用來顯示車后和車側(cè)面的詳細情景并通過彩色液晶顯示，同時通過語音提示報警。

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

1.2 超聲波發(fā)射與接收

單穩(wěn)觸發(fā)器接收來自S430F1101 的P1.3 端口輸出的40ms 脈沖波，經(jīng)過觸發(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，555 定時產(chǎn)生40kHz 的振蕩信號，由超聲波發(fā)射頭T40K 將電信號轉(zhuǎn)化成超聲波發(fā)射出去。超聲發(fā)射器便發(fā)射出脈沖數(shù)為7 個的脈沖串（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(zhuǎn)換成電壓信號，經(jīng)過兩級放大及電壓整形電路，整形后的直流電壓并不平滑，需加一個電容C5 濾波，濾波后的電壓范圍基本穩(wěn)定，用這個電壓驅(qū)動光電耦合器件SFH65A-1 的發(fā)光二極管，這時光敏三極管導通，經(jīng)過一個反相器輸出電平信號，再經(jīng)過一個反相器使電平信號基本穩(wěn)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(shù)器的計時，并計算出有關(guān)數(shù)據(jù)。

1.3 顯示電路設(shè)計

采用實時圖像視頻具有直觀生動、快速便捷、內(nèi)容豐富的特點，便于司機及時詳盡掌握周圍的環(huán)境，做出準確的判斷。使用USB 攝像頭作為本系統(tǒng)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USB 接口與AT91RM9200 通信，ARM 經(jīng)過相應的數(shù)據(jù)處理，通過液晶屏實時顯示。