基于MSP430F2274單片機的倒車雷達設(shè)計說明

1、 基于MSP430F2274單片機的倒車雷達設(shè)計隨著人們對汽車輔助駕駛系統(tǒng)智能化要求的提高和汽車電子系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，新型的倒車雷達應(yīng)能夠連續(xù)測距并顯示障礙物距離，并具有通信功能，能夠把數(shù)據(jù)發(fā)送到汽車總線上去 以往的倒車雷達設(shè)計使用的元器件較多，功能也較簡單本文介紹的基于新型高性能超低功耗單片機MSP430F2274的倒車雷達可以彌補以往產(chǎn)品的不足系統(tǒng)總體設(shè)計系統(tǒng)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，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間，根據(jù)超聲波的傳播速度，可以計算出

2、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超聲波測距具有在近距離圍有不受光線和雨雪霧的影響、結(jié)構(gòu)簡單、制作方便和成本低等優(yōu)點高性能的單片機結(jié)合超聲波測距，可以實現(xiàn)功能強大、使用方便的倒車雷達TI公司的16位單片機MSP430F2274功耗極低，片上資源豐富，同時利用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，非常適合作為倒車雷達系統(tǒng)的微控制器倒車雷達系統(tǒng)的框圖如圖1所示圖1 倒車雷達系統(tǒng)框圖硬件系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)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、鍵盤液晶顯示電路五

3、部分組成，下面逐一介紹圖2 倒車雷達系統(tǒng)主控電路圖系統(tǒng)的主控電路圖如圖2所示本系統(tǒng)中選用的MSP430F2274片有32Kb閃存和1Kb RAM，因此無須外擴存儲器外接的32.768kHz晶振作為CPU關(guān)閉狀態(tài)Basic-Timer的時鐘源，同時也作為系統(tǒng)的車載時鐘使用超聲波發(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(gòu)成的振蕩器振蕩產(chǎn)生，經(jīng)升壓變換推動超聲波換能器而發(fā)射出去，振蕩器的起振和停振由單片機來控制本設(shè)計采用軟件發(fā)生法，因為通過軟件發(fā)生法既可以減少硬件的復(fù)雜程度，降低系統(tǒng)的成本，

4、又具有靈活性強、容易實現(xiàn)、穩(wěn)定性好的優(yōu)點本系統(tǒng)利用MSP430F2274單片機的定時器功能來產(chǎn)生穩(wěn)定的PWM（40Hz）脈沖波，并通過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個非門，圖3中線路僅使用了3個，為了防止干擾或被靜電擊穿導(dǎo)致整個CD4049損壞，把沒有使用的那一側(cè)的3個非門串起來做接地處理當(dāng)控制端輸出一系列固定頻率脈沖時，在壓電瓷型超聲波發(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 倒車雷達超聲波發(fā)送模塊超聲波接收電路如圖4所示這是本系統(tǒng)設(shè)計和調(diào)試的一個難點壓電瓷型超聲波接收

5、器 UCM-40-R 接收反射的超聲波轉(zhuǎn)換為40kHz毫伏級的電壓信號，需要經(jīng)過放大、處理、才能用于觸發(fā)單片機中斷一方面?zhèn)鞲衅鬏敵鲂盘栁⑷?，由于反射條件不同，需要放大倍數(shù)的圍大約是1005000，另一方面?zhèn)鞲衅鬏敵鲎杩馆^大，需要高輸入阻抗的多級放大電路，而高輸入阻抗容易接收干擾信號通常采用兩種方案：一是采用運算放大器組成多級選頻放大電路；二是采用專用的集成前置放大器第一種方案容易產(chǎn)生自激振蕩，要使接收電路達到很好靈敏度和抗干擾效果，電路的調(diào)試是較困難的本系統(tǒng)采用專用的集成電路前置放大器 CX20106，它由前置放大器、限幅放大器、帶通濾波器、檢波器、積分器、整型電路組成其中前置放大器具有自動增

6、益控制功能，可以保證在超聲波傳感器接收較遠反射信號輸出微弱電壓時放大器有較高的增益，在近距離輸入信號強時放大器不會過載調(diào)節(jié)芯片引腳5的外接電阻R3，將它的濾波器的中心頻率設(shè)置在40kHz，達到了很好的效果當(dāng)接收到與濾波器中心頻率相符的信號時，其輸出引腳7輸出一個低電平，而輸出引腳7直接接到MSP430F2274的P2.2上，以觸發(fā)中斷圖4 倒車雷達超聲波接收模塊圖5 倒車雷達聲光報警電路圖報警模塊采用簡單的聲光報警電路，如圖5所示先設(shè)定一個臨界值，當(dāng)車尾與障礙物的距離小于設(shè)定的最小距離時，紅色指示燈閃亮，綠色指示燈熄滅單片機向其端口發(fā)出PWM脈沖，隨著距離的減小，通過控制PWM脈沖的占空比使閃

7、光和蜂鳴的頻率加劇，以此來提示駕駛員圖6 倒車雷達通信接口電路圖通信接口電路如圖6所示采用美信的MAX3232芯片，外圍電路非常簡單，只需要5個0.1F的電容器該電路把單片機串口輸出信號隔離變換成 RS-232信號發(fā)送到汽車總線上，同時還可以實現(xiàn)該系統(tǒng)與計算機的通信圖7 倒車雷達鍵盤顯示電路圖鍵盤和顯示電路如圖7所示，由鍵盤和液晶顯示兩部分組成其中鍵盤采用獨立式按鍵，有3個按鍵，一個設(shè)置鍵、一個上翻鍵、一個下翻鍵可以進行報警值、工作方式、時鐘等各個參數(shù)的設(shè)置液晶顯示電路采用ZJM12864BSBD這款低功耗的點陣圖形式LCD，顯示格式為128點（列）64點（行），具有多功能指令，容易使用，可實

8、時的顯示時鐘、距離和報警提示信息，方便直觀系統(tǒng)軟件設(shè)計軟件采用模塊化設(shè)計，程序由主程序、測距子程序和鍵盤顯示子程序、時鐘顯示子程序等多個模塊組成，調(diào)試過程中對其中每個功能模塊和子程序逐一調(diào)試，在每個子程序都完成指定的功能后，再進行綜合調(diào)試系統(tǒng)的軟件流程如圖8所示圖8 系統(tǒng)軟件流程圖超聲波發(fā)射電路發(fā)出超聲波的同時計數(shù)器開始計數(shù)，當(dāng)遇到障礙物反饋信號到超聲波接收器接收，經(jīng)CX20106接收電路處理后，產(chǎn)生一個低脈沖，該信號傳送給單片機產(chǎn)生中斷，調(diào)用測距子程序，計算出測量距離，調(diào)用顯示子程序，根據(jù)不同的測量數(shù)值在液晶上顯示距離和報警當(dāng)距離大于2m，顯示“安全”和測量距離，繼續(xù)測量；當(dāng)距離小于1m時，

9、顯示“危險”和測量距離，由P1.2位驅(qū)動蜂鳴器報警；當(dāng)距離小于2m且大于1m時，顯示“注意”和測量距離為增強抗干擾能力，系統(tǒng)連續(xù)發(fā)射超聲波測量三次，從中剔除最大最小值，取中間值計算出精確的距離這樣每秒可測約三個數(shù)據(jù)，仍然可以滿足實時性要求結(jié)語該倒車雷達采用了高性能的MSP430F2274單片機，并充分利用了其片上資源使得系統(tǒng)功能豐富，使用的外圍芯片減少，系統(tǒng)可靠性得到提高該倒車雷達應(yīng)用于汽車中，當(dāng)駕駛員倒車時，從液晶顯示屏上一目了然便知道障礙物離車的距離，克服了后視鏡小，視野窄的缺點，消除了倒車造成的事故隱患汽車倒車雷達安裝使用說明書VD-V4倒車雷達由控制主機，超聲波傳感器，攝像頭三部分組成

10、在倒車時自動啟動并將車后情況實時通過Av信號輸出，可通過車載顯示器顯示，車尾超聲波探測波探測情況也通過字符方式同步顯示，形象直觀。在圖像的基礎(chǔ)上加上語音報警提示為您的駕車安全。一流的性能，良好的質(zhì)量，完善的服務(wù)實為保障您的愛車安全之首選。主要功能l 一路視頻輸入一路視頻輸出;l 倒車時自動切換;l 標準視頻信號輸出外界顯示器;l 數(shù)字顯示障礙物距離;l 模擬條顯示左右障礙物方向;l “Bi,Bi”聲提示和真人語音報警。安裝原理圖技術(shù)參數(shù)額定工作電壓：12V工作電壓圍：10V DC-16V DC額定工作電流：10 mA -300mA檢測距離：0 m2.0 m超聲波頻率:40KHz工作溫度:- 4

11、 080探測圍| 2米 |報警方式語音報警容：1.2米、0.8米、0.5米、停車提示音：1200Hz、800Hz、430Hz。頻率越高表示越緊急。顯示：0.40m -2.00m，小于0.40時顯示0.00m。模擬條顯示：左右各七段顯示，段數(shù)越多表示障礙越近。探頭參數(shù)中心頻率：40.0 kHz0.8 kHz波束角度： 8510度使用溫度： -35+80 存儲溫度： -40+85 引線長度： 250020 mm探頭安裝圖兩探頭最佳安裝位置 四探頭最佳安裝位置 安裝高度安裝位置安裝說明1、 需要在保險杠上開孔，將探頭安裝在保險杠上（如圖）；2、 探頭方向以與角度必須安裝正確；3、 攝像頭外殼的箭頭標記垂直向上，裝入攝像頭前應(yīng)通電再次校正攝像頭的方向，最后裝入安裝孔；4、 探頭背面的箭頭方向應(yīng)該是垂直向上，否則將探測到地面引起誤報；5、 參考安裝原理圖連接好探頭、電源、視頻輸入輸出、喇叭。注意事項1、 倒車雷達的探頭應(yīng)該與主機盒上插孔一一對應(yīng)，不能插錯，否則可能引起非正常報警。2、 探頭、喇叭、攝像頭、視頻輸出等線材嚴禁重壓，防止斷裂或者短路；3、 探頭安裝不能過緊。4、 應(yīng)保持倒車雷達在一個干擾