MSP430单片机的倒车雷达设计

1、【Word版本下载可任意编辑】 MSP430单片机的倒车雷达设计 超声波雷达又称泊车辅助系统，是一种利用超声波原理，由装载于车尾保险杠上的探头发送超生波撞击障碍物后， 反射此声波探头，从而计算出车体与障碍物之间的距离。倒车雷达主要由三部分组成： 感应器（探头），主机，显示设备。感应器发出和接收超声波信号，然后将得到的信号传输到主机里面的电脑开展分析，再通过显示设备显示出来。随着人们对汽车驾驶辅助系统易用性要求的提高，以及单片机价格不断下降和汽车电子系统网络化发展的要求，新型的倒车雷达都是以单片机为的智能测距传感系统。本文介绍了一种基于MSP430 单片机的超声波倒车雷达监测报警系统。 1 系统

2、的硬件设计 本倒车雷达主要用来显示汽车后面的情景，测量和障碍物之间的距离。整个设计主要由MSP430 单片机、超声波发生模块、超声波承受模块、视频采集模块、LCD 显示模块以及语音报警模块组成。单片机外围扩展一系列功能模块如LCD、USB 接口等，USB 主机接口连接摄像头模块采集视频图像信息系统，结合ARM 处理器实现视频/图像的采集、压缩，并将采集后的数据发送到接收端，并通过LCD 显示出来。 1.1 倒车雷达总体构造 倒车雷达的设计由五部分组成：超声波发生模块、超声波承受模块、摄像头视频采集系统、LCD 显示模块、语音报警系统，其总体体系构造见图1.1. 图1.1 系统的总体设计 各模块

3、完成的具体任务如下： 1.1.1 测距系统：由超声波发生模块、超声波承受模块、单片机控制系统组成，用来测量汽车与障碍物之间的距离。 1.1.2 显示报警系统：主要由USB 摄像头、控制系统、显示模块和语音报警组成， 用来显示车后和车侧面的详细情景并通过彩色液晶显示，同时通过语音提示报警。 1.1.3 控制系统：是本系统的，采用MSP430 单片机，控制整个系统的运行，对各种接口电路开展控制。 1.2 超声波发射与接收 单稳触发器接收来自S430F1101 的P1.3 端口输出的40ms 脉冲波，经过触发器的电压提升和脉宽控制输出频率不变、高电平宽度为160us 的方波，方波周期为40ms.此脉

4、冲信号作为555 振荡器的置位脉冲。在置位期问，555 定时产生40kHz 的振荡信号，由超声波发射头T40K 将电信号转化成超声波发射出去。超声发射器便发射出脉冲数为7 个的脉冲串（1 / 40kHz=O.25ms），超声波发射器的声波传播到反射物，再由反射物反射到接收器。 超声波接收UCM-R40 接收到的回波信号转换成电压信号，经过两级放大及电压整形电路，整形后的直流电压并不平滑，需加一个电容C5 滤波，滤波后的电压范围基本稳定，用这个电压驱动光电耦合器件SFH65A-1 的发光二极管，这时光敏三极管导通，经过一个反相器输出电平信号，再经过一个反相器使电平信号基本稳定。电平信号直接输入单

5、片机的外部中断入口，该高电平作为MSP430 的外部中断的中断信号使单片机产生中断， 在中断服务程序中停止计数器的计时，并计算出有关数据。 1.3 显示电路设计 采用实时图像视频具有直观生动、快速便捷、内容丰富的特点，便于司机及时详尽掌握周围的环境，做出准确的判断。使用USB 摄像头作为本系统的图像采集器件。选择主控芯片型号为中芯微公司的ZC301 摄像头通过USB 接口与AT91RM9200 通信，ARM 经过相应的数据处理，通过液晶屏实时显示。 2 系统的软件设计 2.1 总体思路 软件设计采用模块化设计， 包括主程序设计、T1 中断服务子程序、INT0 外部中断服务子程序、距离计算子程序

6、、显示子程序、延时子程序和报警子程序设计等。 系统初始化后就启动定时器T1 从0 开始计数， 此时主程序进入等待，当到达65 ms 时T1 溢出进入T1 中断服务子程序；在T1 中断服务子程序中将启动新的超声波发射， 此时将在P1.0 引脚上开始产生40 kHz 的方波，同时开启定时器T0 计时，为了防止直射波的绕射， 需要延迟1 ms 后再开INT0 中断允许；INT0 中断允许打开后，若此时P3.2（INT0）引脚出现低电平则代表收到回波信号，将提出中断请求进入INT0 中断服务子程序，在INT0 中断服务子程序中将停止定时器T0 计时，读取定时器T0 时间值到相应的存储区，同时设置接收成

7、功标志；主程序一旦检测到接收成功标志，将调用测温子程序，采集超声波测距时的环境温度，并换算出准确的声速，存储到RAM 存储单元中；单片机再调用距离计算子程序开展计算，计算出传感器到目标物体之间的距离；此后主程序调用显示子程序开展显示；若超过设定的报警距离还将启动扬声器报警；当发射、接收、显示的过程完成后，系统将延迟100 ms 重新让T1 置初值，再次启动T1 以溢出，进入下测距。如果由于障碍物过远，超出量程，以致在T0 溢出时尚未接收到回波，则显示ERROR重新回到主流程进入新一轮测试。 2.2 超声波发射和接收部分软件 超声波的接收及障碍物和汽车之间的距离判断方法，并根据判断出的距离触发报

8、警器工作，其工作原理的流程图如图2.1 所示。 图2.1 超声波测距流程图 超声波发射子程序的任务： 控制时基电路输出若干个超声波，并同时启动T0 开始计时。在此过程中，要计时采用屏蔽中断，开中断等操作，防止外中断影响该子程序的有效执行。 本系统使用一个中断，即外部中断INTO 是超声波有效回送的指示信号，当中断触发时，可以根据时间差计算出超声波的传输距离。内部定时器TO 用来计时，在发射子程序开始时，启动T0 开始工作，而在INTO 中断服务程序时， 停止T0 计时， 并读取计时值用以计算距离。 距离子程序是根据MSP430 芯片计数器所提供的传输时间开展计算，并根据计算得出超声波的传输距离

9、。根据主程序的需要，将相关数据存入相关单元，以供主程序开展下一步处理。INTO 中断服务程序将定时器中的值存入R1、R0 两个存放器中， 根据模值减去处置所得到的数值得出时间差。传输距离根据公式S=V*T 开展计算。目标物的距离值，也按公式计算，其中T 为测出的额计数器的计时差值，单位为us.使用该公式即可计算出目标物与汽车的距离。 3 总结 系统利用超声波在空气中的可传播性，实时测得超声波在空气中的传播时间和传播速度，在将时间和速度相乘即得距离的原理，设计了一个基于MSP430 的超声波倒车雷达监测报警系统，用于实时测得汽车尾部与障碍物的距离，通过LCD 显示距离值，将距离值提供应司机，该系统具有成本低、非接触、速度快、可靠性强、适应性好、操作方便，有着广泛的应用前景。 实践应用说明，该设计在生产应用和科学研究方面均具有一定的价值。一方面产品设计的人机界面更为人性化，