基于單片機(jī)的倒車?yán)走_(dá)設(shè)計(jì)

　　隨著人們對(duì)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?yán)走_(dá)應(yīng)能夠連續(xù)測(cè)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?yán)走_(dá)設(shè)計(jì)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(jī)MSP430F2274的倒車?yán)走_(dá)可以彌補(bǔ)以往產(chǎn)品的不足。

　　系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)采用超聲波測(cè)距原理。超聲波測(cè)距儀器一般由發(fā)射器、接收器和信號(hào)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的反射波，準(zhǔn)確測(cè)量超聲波從發(fā)射到遇到障礙物反射返回的時(shí)間，根據(jù)超聲波的傳播速度，可以計(jì)算出障礙物距離。作為一種非接觸式的檢測(cè)方式，超聲波具有空氣傳播衰減小、反射能力和穿透性強(qiáng)的特點(diǎn)。超聲波測(cè)距具有在近距離范圍內(nèi)有不受光線和雨雪霧的影響、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作方便和成本低等優(yōu)點(diǎn)。高性能的單片機(jī)結(jié)合超聲波測(cè)距，可以實(shí)現(xiàn)功能強(qiáng)大、使用方便的倒車?yán)走_(dá)。TI公司的16位單片機(jī)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(duì)片上閃存方便的編程，便于軟件的升級(jí)，非常適合作為倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的微控制器。倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的框圖如圖1所示。

　　圖1 倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)框圖

　　硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　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(bào)警電路、通信接口電路、鍵盤液晶顯示電路五部分組成，下面逐一介紹。

　　圖2 倒車?yán)走_(dá)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片內(nèi)有32Kb閃存和1Kb RAM，因此無須外擴(kuò)存儲(chǔ)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(tǒng)的車載時(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(gòu)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(jī)來控制。本設(shè)計(jì)采用軟件發(fā)生法，因?yàn)橥ㄟ^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，又具有靈活性強(qiáng)、容易實(shí)現(xiàn)、穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)。本系統(tǒng)利用MSP430F2274單片機(jī)的定時(shí)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(gè)非門，圖3中線路僅使用了3個(gè)，為了防止干擾或被靜電擊穿導(dǎo)致整個(gè)CD4049損壞，把沒有使用的那一側(cè)的3個(gè)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(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?yán)走_(dá)超聲波發(fā)送模塊

　　超聲波發(fā)送模塊電如圖3所示，由超聲波發(fā)生和發(fā)射兩部門構(gòu)成。超聲波的發(fā)生方式有兩種：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組成的振蕩器振蕩發(fā)生，經(jīng)升壓變換鞭策超聲波換能器而發(fā)射出去，振蕩器的起振和停振由單片機(jī)來節(jié)制。本設(shè)計(jì)采用軟件發(fā)生法，因?yàn)榻?jīng)由過程軟件發(fā)生法既可以削減硬件的復(fù)雜水平，降低系統(tǒng)的成本，又具有矯捷性強(qiáng)、輕易實(shí)現(xiàn)、不變性好的長(zhǎng)處。本系統(tǒng)操縱MSP430F2274單片機(jī)的按時(shí)器功能來發(fā)生不變的PWM（40Hz）脈沖波，并經(jīng)由過程I/O端口P2.3輸出到超聲波發(fā)射部門。在超聲波發(fā)射電中CD4049一共包羅了6個(gè)非門，圖3中線僅利用了3個(gè)，為了防止干擾或被靜電擊穿導(dǎo)致整個(gè)CD4049損壞，把沒有利用的那一側(cè)的3個(gè)非門串起來做接地處置。當(dāng)節(jié)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，大學(xué)生創(chuàng)業(yè)優(yōu)惠政策所獲得的波形比其他體例結(jié)果更抱負(fù)。