常用車載距離探測(cè)技術(shù)及裝甲車輛防撞預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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DS18B20的電路連接可以有兩種方式：一種是使用寄生電源，另一種是使用外接電源。使用寄生電源方式時(shí)，進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換或拷貝到E2存儲(chǔ)器操作時(shí)，給I/O線提供一個(gè)強(qiáng)上拉。用MOSFET把I/O線直接拉到電源上就可以實(shí)現(xiàn)。在發(fā)出任何涉及拷貝到E2存儲(chǔ)器或啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換的協(xié)議之后，必須在最多10μs之內(nèi)把I/O線轉(zhuǎn)換到強(qiáng)上拉。使用寄生電源方式時(shí)，VDD引腳必須接地。
使用外接電源時(shí)，引腳VDD連接V+5，這樣做的好處是I/O線上不需要加強(qiáng)上拉，而且總線控制器不用在溫度轉(zhuǎn)換期間總保持高電平。這樣在轉(zhuǎn)換期間可以允許在單線總線上進(jìn)行其他數(shù)據(jù)往來(lái)。當(dāng)加上外部電源時(shí)，GND引腳不能懸空。
根據(jù)系統(tǒng)的需要和實(shí)際情況，在這里采用寄生電源，主芯片的P54腳用于DS18B20的數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。具體電路如圖4所示。
圖4 溫度測(cè)量電路圖
通信接口電路設(shè)計(jì)
通信接口擔(dān)負(fù)GPS模塊和無(wú)線模塊與主芯片數(shù)據(jù)交換及探測(cè)系統(tǒng)與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換的任務(wù)。
串行通訊只需較少的端口就可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和外圍設(shè)備的互通，具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。串行通訊有兩種方式：異步模式和同步模式。MSP430系列都有USART模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)串行通信。在本設(shè)計(jì)中，MSP430F149的USART0模塊通過(guò)RS-232串口與外圍的串行設(shè)備通信。
本系統(tǒng)采用專用電平轉(zhuǎn)換芯片MAX3232來(lái)實(shí)現(xiàn)通信（見(jiàn)圖5）。MAX3232芯片是MAXIM公司生產(chǎn)的電平轉(zhuǎn)換芯片，包含兩路接收器和驅(qū)動(dòng)器IC芯片，內(nèi)部有一個(gè)電源轉(zhuǎn)換器，可以把輸入的+5V電壓變換成為RS-232輸出電平所需要的-10V~+10V電壓。
圖5 通信接口電路原理圖
數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)探測(cè)系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和計(jì)算，具體的任務(wù)有：①控制數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的工作狀態(tài)；②接收并顯示采集到周圍車輛的位置信息；③當(dāng)兩車距離小于安全距離時(shí)發(fā)出警報(bào)。
數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主要是由主控電路、鍵盤、液晶顯示屏、蜂鳴報(bào)警電路和通信接口組成，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。
液晶顯示電路的設(shè)計(jì)
液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過(guò)電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動(dòng)、易于實(shí)現(xiàn)全彩色顯示的特點(diǎn)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、PDA移動(dòng)通信工具等眾多領(lǐng)域。液晶顯示的分類方法有很多種，通常可按其顯示方式分為段式、字符式、點(diǎn)陣式等。
點(diǎn)陣圖形式液晶由M×N個(gè)顯示單元組成，假設(shè)LCD顯示屏有64行，每行有128列，每8列對(duì)應(yīng)1字節(jié)的8位，即每行由16字節(jié)，共16×8=128個(gè)點(diǎn)組成，屏上64×l6個(gè)顯示單元與顯示RAM區(qū)1024字節(jié)相對(duì)應(yīng)，每一字節(jié)的內(nèi)容和顯示屏上相應(yīng)位置的亮暗對(duì)應(yīng)。
根據(jù)系統(tǒng)的需要和實(shí)際情況，在這里采用點(diǎn)陣圖形式液晶顯示，主芯片的P30腳用于數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。具體電路如圖6所示。
圖6 液晶顯示電路圖
報(bào)警電路的設(shè)計(jì)
在裝甲車輛行駛途中遇有情況時(shí)，駕駛員需要得到聲音報(bào)警提示，但是考慮到聲音報(bào)警時(shí)間較短，采取聲音提示可能來(lái)不及，所以系統(tǒng)報(bào)警方式設(shè)計(jì)為聲音報(bào)警同時(shí)有燈光閃爍預(yù)警。發(fā)光報(bào)警模塊由單片機(jī)控制的發(fā)光8位二極管來(lái)實(shí)現(xiàn)。由蜂鳴器發(fā)出聲音報(bào)警的信號(hào)，本文報(bào)警單元的設(shè)計(jì)根據(jù)不同危險(xiǎn)程度采用聲、光結(jié)合的報(bào)警方式，更符合部隊(duì)訓(xùn)練的要求。
聲音報(bào)警使用蜂鳴器，通過(guò)I/O端口輸出脈沖控制，改變脈沖的頻率和作用時(shí)間來(lái)進(jìn)行不同種類的提示或者報(bào)警。為了提高驅(qū)動(dòng)能力，讓蜂鳴器產(chǎn)生一定強(qiáng)度的聲音，采用了對(duì)稱的晶體管驅(qū)動(dòng)，其電路如圖7所示。
圖7 蜂鳴報(bào)警電路原理圖
系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括探測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。
（1）探測(cè)系統(tǒng)的軟件主要有以下任務(wù)：
①完成硬件系統(tǒng)如特殊功能寄存器和I/O口等的初始化；
②具有GPS模塊、超聲波模塊、溫度傳感器及無(wú)線模塊初始化和檢查功能；
③具有對(duì)溫度傳感器采集的溫度數(shù)字信號(hào)接收和存儲(chǔ)功能；
④完成通信接口的初始化功能，實(shí)現(xiàn)與GPS模塊、無(wú)線模塊以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸；
⑤具有電源檢測(cè)，保持低功耗狀態(tài)的功能；
⑥具有數(shù)據(jù)濾波功能，剔除采集到的誤差較大的數(shù)據(jù)。
（2）數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)軟件的主要任務(wù)有：
①完成硬件系統(tǒng)如特殊功能寄存器和I/O口等的初始化；
②完成顯示屏顯示采集到的數(shù)據(jù)顯示；
③完成報(bào)警功能；
④完成通信模塊設(shè)計(jì)。
結(jié)束語(yǔ)
本文針對(duì)目前裝甲車輛在訓(xùn)練過(guò)程中存在的安全問(wèn)題，提出設(shè)計(jì)一種裝甲車輛防撞預(yù)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)能實(shí)時(shí)獲取車輛位置信息，及時(shí)提醒駕駛員或者系統(tǒng)自動(dòng)采取措施以避免出現(xiàn)危險(xiǎn)情況，系統(tǒng)原理可行，電路可靠，應(yīng)用前景廣闊。
評(píng)論