1、【Word版本下載可任意編輯】 MSP430單片機的倒車雷達設計 超聲波雷達又稱泊車輔助系統，是一種利用超聲波原理，由裝載于車尾保險杠上的探頭發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，顯示設備。感應器發出和接收超聲波信號，然后將得到的信號傳輸到主機里面的電腦開展分析，再通過顯示設備顯示出來。隨著人們對汽車駕駛輔助系統易用性要求的提高，以及單片機價格不斷下降和汽車電子系統網絡化發展的要求，新型的倒車雷達都是以單片機為的智能測距傳感系統。本文介紹了一種基于MSP430 單片機的超聲波倒車雷達監測報警系統。 1 系統

2、的硬件設計 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。整個設計主要由MSP430 單片機、超聲波發生模塊、超聲波承受模塊、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，結合ARM 處理器實現視頻/圖像的采集、壓縮，并將采集后的數據發送到接收端，并通過LCD 顯示出來。 1.1 倒車雷達總體構造 倒車雷達的設計由五部分組成：超聲波發生模塊、超聲波承受模塊、攝像頭視頻采集系統、LCD 顯示模塊、語音報警系統，其總體體系構造見圖1.1. 圖1.1 系統的總體設計 各模塊

3、完成的具體任務如下： 1.1.1 測距系統：由超聲波發生模塊、超聲波承受模塊、單片機控制系統組成，用來測量汽車與障礙物之間的距離。 1.1.2 顯示報警系統：主要由USB 攝像頭、控制系統、顯示模塊和語音報警組成， 用來顯示車后和車側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：是本系統的，采用MSP430 單片機，控制整個系統的運行，對各種接口電路開展控制。 1.2 超聲波發射與接收 單穩觸發器接收來自S430F1101 的P1.3 端口輸出的40ms 脈沖波，經過觸發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

4、沖信號作為555 振蕩器的置位脈沖。在置位期問，555 定時產生40kHz 的振蕩信號，由超聲波發射頭T40K 將電信號轉化成超聲波發射出去。超聲發射器便發射出脈沖數為7 個的脈沖串（1 / 40kHz=O.25ms），超聲波發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換成電壓信號，經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定，用這個電壓驅動光電耦合器件SFH65A-1 的發光二極管，這時光敏三極管導通，經過一個反相器輸出電平信號，再經過一個反相器使電平信號基本穩定。電平信號直接輸入單

5、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生中斷， 在中斷服務程序中停止計數器的計時，并計算出有關數據。 1.3 顯示電路設計 采用實時圖像視頻具有直觀生動、快速便捷、內容豐富的特點，便于司機及時詳盡掌握周圍的環境，做出準確的判斷。使用USB 攝像頭作為本系統的圖像采集器件。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 經過相應的數據處理，通過液晶屏實時顯示。 2 系統的軟件設計 2.1 總體思路 軟件設計采用模塊化設計， 包括主程序設計、T1 中斷服務子程序、INT0 外部中斷服務子程序、距離計算子程序

6、、顯示子程序、延時子程序和報警子程序設計等。 系統初始化后就啟動定時器T1 從0 開始計數， 此時主程序進入等待，當到達65 ms 時T1 溢出進入T1 中斷服務子程序；在T1 中斷服務子程序中將啟動新的超聲波發射， 此時將在P1.0 引腳上開始產生40 kHz 的方波，同時開啟定時器T0 計時，為了防止直射波的繞射， 需要延遲1 ms 后再開INT0 中斷允許；INT0 中斷允許打開后，若此時P3.2（INT0）引腳出現低電平則代表收到回波信號，將提出中斷請求進入INT0 中斷服務子程序，在INT0 中斷服務子程序中將停止定時器T0 計時，讀取定時器T0 時間值到相應的存儲區，同時設置接收成

7、功標志；主程序一旦檢測到接收成功標志，將調用測溫子程序，采集超聲波測距時的環境溫度，并換算出準確的聲速，存儲到RAM 存儲單元中；單片機再調用距離計算子程序開展計算，計算出傳感器到目標物體之間的距離；此后主程序調用顯示子程序開展顯示；若超過設定的報警距離還將啟動揚聲器報警；當發射、接收、顯示的過程完成后，系統將延遲100 ms 重新讓T1 置初值，再次啟動T1 以溢出，進入下測距。如果由于障礙物過遠，超出量程，以致在T0 溢出時尚未接收到回波，則顯示ERROR重新回到主流程進入新一輪測試。 2.2 超聲波發射和接收部分軟件 超聲波的接收及障礙物和汽車之間的距離判斷方法，并根據判斷出的距離觸發報

8、警器工作，其工作原理的流程圖如圖2.1 所示。 圖2.1 超聲波測距流程圖 超聲波發射子程序的任務： 控制時基電路輸出若干個超聲波，并同時啟動T0 開始計時。在此過程中，要計時采用屏蔽中斷，開中斷等操作，防止外中斷影響該子程序的有效執行。 本系統使用一個中斷，即外部中斷INTO 是超聲波有效回送的指示信號，當中斷觸發時，可以根據時間差計算出超聲波的傳輸距離。內部定時器TO 用來計時，在發射子程序開始時，啟動T0 開始工作，而在INTO 中斷服務程序時， 停止T0 計時， 并讀取計時值用以計算距離。 距離子程序是根據MSP430 芯片計數器所提供的傳輸時間開展計算，并根據計算得出超聲波的傳輸距離

9、。根據主程序的需要，將相關數據存入相關單元，以供主程序開展下一步處理。INTO 中斷服務程序將定時器中的值存入R1、R0 兩個存放器中， 根據模值減去處置所得到的數值得出時間差。傳輸距離根據公式S=V*T 開展計算。目標物的距離值，也按公式計算，其中T 為測出的額計數器的計時差值，單位為us.使用該公式即可計算出目標物與汽車的距離。 3 總結 系統利用超聲波在空氣中的可傳播性，實時測得超聲波在空氣中的傳播時間和傳播速度，在將時間和速度相乘即得距離的原理，設計了一個基于MSP430 的超聲波倒車雷達監測報警系統，用于實時測得汽車尾部與障礙物的距離，通過LCD 顯示距離值，將距離值提供應司機，該系統具有成本低、非接觸、速度快、可靠性強、適應性好、操作方便，有著廣泛的應用前景。 實踐應用說明，該設計在生產應用和科學研究方面均具有一定的價值。一方面產品設計的人機界面更為人性化，